This thesis will describe two main contributions to quantum cryptography. First of all
the well-known BB84 protocol for quantum key exchange is modified to eliminate
the originally high bit error rate completely without compromising on the security.
As the classical channel is the only place where eavesdropping could be possible, any
attempt to eavesdropping is prevented. Secondly, the Quantum Linear Feedback Shift
Register is proposed as a tool to generate the key matrix for the classical Hill-Cipher
algorithm. Finally, all proposed methods are combined in an encryption process,
proving to be secure, i.e. the resulting quantum encrypted message is less susceptible
to attacks as shown in the detailed security.
Keywords : Network security, Quantum cryptography, Quantum computing, BB84
Protocol, Quantum encryption algorithm , polarization filter, Multi-qubit Quantum
shift register matrices,.
ÖZ:
Bu tezin kuantum şifreleme sistemlerine iki ana katkısı tartışılacaktır. BB84
protokolü kuantum şifre değişiminde literatürde en tanınmış protokolü,
güvenliğinden ödün vermeden yüksek bit hata oranını ortadan kaldırmak için
değiştirilmiştir. Orijinal BB84 protokolünde tek dinleme olasılığı olan klasik hat
modifye edilmiş BB84 protokolünde ortadan kaldırılarak, tüm hatlar kuantum fizik
kurallarına tabiidir. Dolayısıyla kuantum klonlanamama (no-cloning theorem)
teoremine tabiidir. İkincisi, Kuantum Doğrusal Geri Dönüm Kayan Yazmaç
(Quantum Linear Feedback Shift Register) klasik Hill-Şifreleme algoritması için şifre
matrisini oluşturmak için bir araç olarak önerilmiştir. Son olarak, tüm önerilen
yöntemler bir şifreleme işleminde birleştirilmiştir. Ayrıntılı güvenlik analizi kuantum
şifreli mesaj saldırılarına klasik yöntemlere göre daha az duyarlı olduğu, yani güvenli
olduğunu kanıtlamaktadır.
Anahtar Kelimeler: Ağ güvenliği, Kuantum kriptografi, Kuantum hesaplama, BB84
Protokolü, Kuantum şifreleme algoritması, polarizasyon filtresi, Multi-qubit
Kuantum kayan yazmaç matrisleri.
