Quantum Encryption Algorithm Based on Modified BB84 and Authentication DH Algorithm

Abstract

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.