Μοντελοποίηση και αντιστάθμιση της περιστροφής πόλωσης σε κβαντικές οπτικές δορυφορικές επικοινωνίες (Modelling and Compensation of Polarization Rotation in Satellite-to-Ground Optical Links)
Διπλωματική Εργασία
| Επιβλέπων | Ηρακλής Αβραμόπουλος |
|---|---|
| Συσχετιζόμενο μάθημα | Φωτονική Τεχνολογία στις Τηλεπικοινωνίες |
Περιγραφή
Οι κβαντικές επικοινωνίες αποτελούν έναν προηγμένο τρόπο μεταφοράς κρυπτογραφικών κλειδιών με απόλυτη ασφάλεια. Βασίζονται στην ανταλλαγή μοναδικών φωτονίων μεταξύ δύο χρηστών (Alice και Bob).
Οι δορυφορικές κβαντικές επικοινωνίες προτείνονται ως εναλλακτική λύση σε σχέση με τη μετάδοση μέσω οπτικών ινών, καθώς το μεγαλύτερο μέρος της διάδοσης πραγματοποιείται στον ελεύθερο χώρο, όπου οι απώλειες είναι σημαντικά μικρότερες.
Η τεχνολογία αυτή βασίζεται στην κωδικοποίηση της πληροφορίας μέσω της πόλωσης, καθώς η κατάσταση πόλωσης διατηρείται σταθερή κατά τη διάδοση στον ελεύθερο χώρο.
Ωστόσο, η σχετική θέση του δορυφόρου και η περιστροφή του σε σχέση με τον επίγειο σταθμό που λαμβάνει τα φωτόνια, προκαλούν μια ανεπιθύμητη περιστροφή στην κατάσταση της πόλωσης.
Η παρούσα διπλωματική εργασία αποσκοπεί στην ποσοτικοποίηση αυτής της περιστροφής, καθώς και στον προσδιορισμό της αντίστροφης συνάρτησής της, τόσο θεωρητικά όσο και πειραματικά. Επιπλέον, θα μελετηθούν μέθοδοι αντιστάθμισης αυτής της περιστροφής με τη χρήση μηχανικών ρυθμιστών πόλωσης (motorized polarization controllers).
Quantum communications are an advanced method of transmitting cryptographic keys with absolute security. They are based on the exchange of unique photons between two users (Alice and Bob).
Satellite-based quantum communications are proposed as an alternative to fiber-optic transmission, since most of the propagation occurs through free space, where losses are significantly lower.
This technology relies on encoding information in the polarization of photons, as the polarization state remains stable during propagation through free space.
However, the relative position of the satellite and its rotation with respect to the ground station receiving the photons cause an unwanted rotation in the polarization state.
This thesis aims to quantify this polarization rotation and to determine its inverse function, both theoretically and experimentally. Furthermore, it will explore methods for compensating this rotation using motorized polarization controllers.
Γνώσεις που απαιτούνται:
-Γνώσεις στην γραμμική άλγεβρα
-python ή αντίστοιχη γλώσσα προγραμματισμού
-βασικές έννοιές οπτικών επικοινωνιών
Ελάχιστος χρόνος εκπόνησης της εργασίας: 4-6 μήνες.
Επικοινωνία:
Γιαννούλης Ιωάννης, Μεταδιδακτορικός Ερευνητής, jgiannou@mail.ntua.gr
Στάθης Αριστείδης, Μεταδιδακτιρικός Ερευνητής, stathisaris@mail.ntua.gr
Ντάνος Αργύρης, Υποψήφιος Διδάκτωρ, ntanosargiris@mail.ntua.gr