Luận văn Thạc sĩ: Phân tích hiệu năng hệ thống phân phối khóa lượng tử dựa trên vệ tinh sử dụng kỹ thuật chuyển tiếp

Trong bối cảnh an ninh thông tin ngày càng trở nên phức tạp và các phương pháp mật mã truyền thống đối mặt với những thách thức mới, việc đảm bảo trao đổi khóa bí mật an toàn trở thành yếu tố then chốt. Phân phối khóa lượng tử (QKD) nổi lên như một giải pháp đột phá, cung cấp sự bảo mật vô điều kiện dựa trên các nguyên lý của cơ học lượng tử, khác biệt hoàn toàn so với các thuật toán mật mã cổ điển. Tuy nhiên, việc mở rộng phạm vi ứng dụng của QKD, đặc biệt cho các hệ thống di động và khu vực rộng lớn, đòi hỏi những nghiên cứu sâu rộng về các môi trường truyền dẫn mới. Luận văn này tập trung phân tích hiệu năng của hệ thống phân phối khóa lượng tử dựa trên vệ tinh sử dụng kỹ thuật chuyển tiếp, đặc biệt thông qua các nền tảng bay cao (HAP), nhằm khắc phục hạn chế về khoảng cách và nhiễu loạn khí quyển trong truyền thông quang không dây (FSO).

Nghiên cứu sinh, giảng viên và kỹ sư trong lĩnh vực kỹ thuật viễn thông, mật mã lượng tử, truyền thông quang không dây và công nghệ vệ tinh.

Nghiên cứu này tiến hành phân tích toàn diện hiệu năng của hệ thống phân phối khóa lượng tử (QKD) dựa trên vệ tinh, đặc biệt khi áp dụng kỹ thuật chuyển tiếp thông qua các nền tảng bay cao (HAP). Bắt đầu bằng việc giới thiệu bối cảnh về sự cần thiết của an ninh thông tin và vai trò của QKD trong việc thiết lập các khóa bí mật an toàn, luận văn đi sâu vào các nguyên lý cơ bản của cơ học lượng tử và các giao thức QKD tiên tiến, như BB84. Phần trọng tâm của công trình là mô hình hóa và phân tích kênh truyền thông quang không gian tự do (FSO) giữa vệ tinh và mặt đất, có tính đến các yếu tố ảnh hưởng của khí quyển. Để mở rộng phạm vi và tăng cường độ tin cậy, hệ thống QKD được nghiên cứu với sự hỗ trợ của kỹ thuật chuyển tiếp, nơi HAP đóng vai trò trung gian, giúp giảm thiểu tác động tiêu cực từ môi trường. Hiệu năng của hệ thống được đánh giá chủ yếu thông qua tốc độ khóa bí mật, cung cấp cái nhìn định lượng về khả năng ứng dụng của QKD trong các kịch bản thực tế. Kết quả phân tích hiệu năng và các bàn luận chuyên sâu đưa ra những đóng góp quan trọng cho việc phát triển các giải pháp truyền thông lượng tử an toàn, đặc biệt cho các ứng dụng yêu cầu tính linh hoạt cao như mạng lưới di động hoặc quân sự, nơi các hệ thống QKD truyền thống dựa trên sợi quang gặp nhiều hạn chế. Nghiên cứu này mở ra hướng đi mới cho việc triển khai QKD trên quy mô lớn, vượt qua các rào cản địa lý và môi trường.