Σχεδίαση κβαντικού κυκλώματος για κρυπτογραφία
Loading...
Date
2025-06-26
Authors
Καΐπη, Μαρία
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η παρούσα διπλωματική πραγματεύεται τη μελέτη ενός ελαφρύ κρυπτογραφικού αλγορίθμου σε περιβάλλον κβαντικής υπολογιστικής και τον σχεδιασμό, υλοποίηση και προσωμοίωση μιας πιο απλοποιημένης έκδοσης αυτού διατηρώντας παρόμοια δομή και λειτουργίες. Το κύκλωμα που δημιουργήθηκε βασίστηκε στον ήδη υπάρχοντα αλγόριθμο, RECTANGLE, έναν πολύ ελαφρύ αλγόριθμο κρυπτογράφησης μπλοκ, χρησιμοποιώντας την βιβλιοθήκη Qiskit της Python που έχει τη δυνατότητα να κατασκευάζει και να προσομοιώνει κβαντικά κυκλώματα σε κλασικούς υπολογιστές. Χάρη στην ευελιξία που προσφέρει το Qiskit, το κύκλωμα, αξιοποιώντας τις ιδιότητες της κβαντομηχανικής, κατάφερε την προσομοίωση της κρυπτογράφησης και αποκρυπτογράφησης ενός αρχικού μπλοκ δεδομένων σε κβαντικό επίπεδο. Στην εργασία αυτή, αρχικά, παρουσιάζονται οι βασικές αρχές της κβαντικής μηχανικής μαζί με μια εισαγωγή στην έννοια της κβαντικής υπολογιστικής, εξηγώντας τις διαφορές της σε σχέση με την κλασική πληροφορική, και παρουσιάζονται οι εφαρμογές της στην κρυπτογραφία με την βοήθεια σημαντικών αλγορίθμων. Ακολουθεί έπειτα η σύγκριση κλασικής και κβαντικής κρυπτογραφίας, με στόχο την κατανόηση των θεμελιωδών διαφορών και νέων προκλήσεων που φέρνει η κβαντική εποχή, ενώ συνεχίζει με την επισκόπηση του αλγορίθμου RECTANGLE και των χαρακτηριστικών του. Στη συνέχεια, γίνεται μία παρουσίαση του εργαλείου Qiskit που χρησιμοποιήθηκε για την υλοποίηση του κυκλώματος καθώς και οι δυσκολίες και οι προκλήσεις που προέκυψαν σε όλη τη διαδικασία. Και τέλος, παρατίθεται η τελική απόφαση σχετικά με τη μεθοδολογία που επιλέχθηκε, τα αποτελέσματα της προσομοίωσης, τα συμπεράσματα και οι μελλοντικές βελτιώσεις στα πλαίσια της κβαντικής κρυπτογραφίας και της εφαρμογής της σε ελαφρύς αλγόριθμους.
Description
Keywords
Κβαντική κρυπτογραφία, Κρυπτογραφία, Αντιστρέψιμος υπολογισμός, Κβαντική υπολογιστική, Κβαντικές πύλες