Ανάπτυξη αλγορίθμου αντιστάθμισης/σταθεροποίησης της πόλωσης για εφαρμογή σε πρωτόκολλα κβαντικού διαμοιρασμού κλειδιού σε οπτική ίνα

Διακάτος, Διονύσης; Diakatos, Dionysis

dc.contributor.author	Διακάτος, Διονύσης	el
dc.contributor.author	Diakatos, Dionysis	en
dc.date.accessioned	2025-09-09T07:24:05Z
dc.date.available	2025-09-09T07:24:05Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/62393
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.30089
dc.rights	Default License
dc.subject	Πόλωση	el
dc.subject	Polarization	en
dc.subject	Κβαντικός Διαμοιρασμός Κλειδιού	el
dc.subject	Οπτικές Ίνες	el
dc.subject	Αλγόριθμος Σταθεροποίησης Πόλωσης	el
dc.subject	Κβαντικές Επικοινωνίες	el
dc.subject	Quantum Key Distribution	en
dc.subject	Optical Fibers	en
dc.subject	Polarization Stabilization Algorithm	en
dc.subject	Quantum Communications	en
dc.title	Ανάπτυξη αλγορίθμου αντιστάθμισης/σταθεροποίησης της πόλωσης για εφαρμογή σε πρωτόκολλα κβαντικού διαμοιρασμού κλειδιού σε οπτική ίνα	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Αντιστάθμιση Πόλωσης	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2025-02-25
heal.abstract	Η παρούσα εργασία επικεντρώνεται στην ανάπτυξη και αξιολόγηση ενός αλγορίθμου αντιστάθμισης και σταθεροποίησης της πόλωσης, σχεδιασμένου για εφαρμογή σε πρωτόκολλα κβαντικού διαμοιρασμού κλειδιού (Quantum Key Distribution -QKD) μέσω οπτικών ινών. Ο στόχος της έρευνας είναι η αντιμετώπιση προκλήσεων που απορρέουν από περιβαλλοντικούς παράγοντες, όπως θερμοκρασία και μηχανικές τάσεις, που επιφέρουν στροφή στην πόλωση του φωτός. Για την σταθεροποίηση της πόλωσης αναπτύχθηκε αλγόριθμος σε προγραμματιστικό περιβάλλον Python. Ο αλγόριθμος βασίζεται σε δύο κύριες φάσεις, την Αρχικοποίηση (Initialization) και την Σταθεροποίηση (Stabilization), οι οποίες επιδιώκουν τη διατήρηση της σταθερότητας της πόλωσης ακόμα και σε δύσκολες συνθήκες. Στην πειραματική διαδικασία χρησιμοποιήθηκε εξοπλισμός υψηλής ακρίβειας, όπως Laser, μετρητής πόλωσης (Polarimeter), μετρητής ισχύος (Powermeter) και μηχανικοί ελεγκτές πόλωσης (ΜΕΠ), με τις δοκιμές να πραγματοποιούνται σε συνθήκες που προσομοιάζουν πραγματικές εφαρμογές. Ο σχεδιασμός της πειραματικής διάταξης περιλάμβανε την ενσωμάτωση πολωτικών διαχωριστών και αναλυτών, που επέτρεψαν τη μελέτη της πόλωσης σε διαφορετικά στάδια και τη βελτιστοποίηση της απόδοσης του αλγορίθμου. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι ο αλγόριθμος είναι σε θέση να αντισταθμίζει αποτελεσματικά τις διαταραχές, διασφαλίζοντας σταθερότητα της πόλωσης, η οποία είναι κρίσιμη για την αξιόπιστη λειτουργία των πρωτοκόλλων QKD. H παρούσα εργασία επιβεβαιώνει τη δυνατότητα του αλγορίθμου να αντιμετωπίζει τις προκλήσεις των διαταραχών πόλωσης, ενισχύοντας την αξιοπιστία και την ασφάλεια των επικοινωνιών QKD πρωτοκόλλων που χρησιμοποιούν την πόλωση ως κωδικοποίηση. Επίσης εμπεριέχει πρακτικές εφαρμογές που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε πραγματικά συστήματα. Η χρήση κβαντικής τεχνολογίας και η ανάπτυξη τεχνικών σταθεροποίησης της πόλωσης ανοίγουν νέους δρόμους για την προστασία των δεδομένων σε περιβάλλοντα που απαιτούν απόλυτη ασφάλεια, όπως οι χρηματοπιστωτικές συναλλαγές, οι στρατιωτικές επικοινωνίες και τα κυβερνητικά δίκτυα. Παράλληλα, οι τεχνικές αυτές μπορούν να συμβάλουν στη βελτίωση της κβαντικών επικοινωνιών, υποστηρίζοντας την ανάπτυξη συστημάτων υψηλής ακρίβειας και ανθεκτικότητας. Τέλος ενσωματώνει προτάσεις για τη μελλοντική έρευνα, όπως η επέκταση των πειραμάτων σε πιο σύνθετες περιβαλλοντικές συνθήκες, η διερεύνηση της χρήσης νέων υλικών και τεχνολογιών, και η ανάπτυξη προηγμένων αλγορίθμων που μπορούν να λειτουργούν αυτόνομα. Οι προοπτικές περιλαμβάνουν την ενσωμάτωση του αλγορίθμου σε δίκτυα QKD μεγάλης κλίμακας, την αυτοματοποίηση των διαδικασιών με χρήση τεχνητής νοημοσύνης και τη δημιουργία ευέλικτων συστημάτων που μπορούν να ανταποκρίνονται σε δυναμικές συνθήκες.	el
heal.abstract	This study focuses on the development and evaluation of a polarization compensation and stabilization algorithm, designed for application in Quantum Key Distribution (QKD) protocols via optical fibers. The research aims to address challenges arising from environmental factors such as temperature and mechanical stresses, which cause disturbances in light polarization. For polarization stabilization, an algorithm was developed in the Python programming environment. The proposed algorithm is based on two main phases, Initialization and Stabilization, which aim to maintain polarization stability even under challenging conditions. The experimental process utilized high-precision equipment, such as lasers, a Polarimeter, a Power meter, and mechanical polarization controllers (MPCs). The tests were conducted under conditions simulating real-world applications. The experimental setup included the integration of polarizing splitters and analyzers, enabling the study of polarization at different stages and the optimization of the algorithm’s performance. Results showed that the algorithm effectively compensates for disturbances, ensuring polarization stability, which is critical for the reliable operation of QKD protocols. This study confirms the algorithm's capability to address polarization disturbance challenges, enhancing the reliability and security of QKD communications that use polarization for encoding. Additionally, it incorporates practical applications suitable for real-world systems. The utilization of quantum technology and the development of polarization stabilization techniques open new pathways for protecting data in environments requiring absolute security, such as financial transactions, military communications, and government networks. These techniques can also contribute to the improvement of quantum computing by supporting the development of high-precision and resilient systems. Finally, the study incorporates suggestions for future research, such as expanding experiments to more complex environmental conditions, exploring the use of new materials and technologies, and developing advanced algorithms capable of autonomous operation. The prospects include integrating the algorithm into large-scale QKD networks, automating processes with artificial intelligence, and creating flexible systems capable of adapting to dynamic conditions.	en
heal.advisorName	Γιαννούλης, Γιάννης	el
heal.advisorName	Αβραμόπουλος, Ηρακλής	el
heal.advisorName	Στάθης, Αριστείδης	el
heal.advisorName	Ντάνος, Αργύρης	el
heal.advisorName	Κουρελιάς, Παναγιώτης	el
heal.committeeMemberName	Αβραμόπουλος, Ηρακλής	el
heal.committeeMemberName	Βαρβαρίγος, Εμμανουήλ	el
heal.committeeMemberName	Παναγόπουλος, Αθανάσιος Δ.	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Συστημάτων Μετάδοσης Πληροφορίας και Τεχνολογίας Υλικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	76 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false