Keywords: Congestió en xarxes, enrutament, física quàntica Network congestion, routing, quantum physics Congestión en redes, enrutamiento, física cuántica
Title in different languages: Congestió i enrutament en xarxes quàntiques Routing and congestion on quantum networks Congestión y enrutamiento en redes cuánticas
Subject areas: Enginyeria informàtica Computer engineering Ingeniería informática
Confidenciality: No
Academic year: 2013-2014
Student: Sampé Domènech, Josep
Department: Enginyeria Informàtica i Matemàtiques
TFM credits: 30
Work's public defense date: 2014-09-08
Project director: Duch Gavaldà, Jordi
Abstract: Resum Les xarxes de comunicació quàntica a baixa escala són una realitat avui en dia, tant a nivell de laboratori com a nivell comercial, i cada vegada s'estan fent més avanços perquè en un futur no gaire llunyà puguem gaudir d'una Internet quàntica. La principal aplicació, actualment, d'aquest tipus de xarxes és aprofitar les característiques que ens ofereix la mecànica quàntica per realitzar una important primitiva criptogràfica: l'intercanvi de claus secretes. Així com la criptografia clàssica basa la seva robustesa en operacions matemàtiques no demostrades, la criptografia quàntica basa la seva robustesa en lleis físiques inquebrantables, per la qual cosa es presumeix molt més segura. En aquest treball pretenem analitzar quina seria la dinàmica en aquest tipus de xarxes a gran escala, sempre segons la seva estructura subjacent. Per això hem definit diversos models que capturen les propietats bàsiques d'una xarxa de comunicació quàntica. A més hem definit un conjunt de xarxes creades amb diferents models per poder estudiar l'existència de la transició d'un estat de flux lliure a un estat de congestió en funció dels paràmetres de la xarxa. Finalment hem implementat diversos algorismes d'enrutament per comprovar com aquests afecten la congestió del sistema i poder comparar la seva eficiència en funció de la xarxa subjacent, tractant, sempre, d'augmentar la zona de flux lliure. Abstract Small-scale quantum communication networks are a reality today, both at laboratory and commercial levels, and increasingly are becoming more progress so that in the near future we can have a quantum Internet. Currently, the main application of such networks is to exploit the features offered by quantum mechanics to make an important cryptographic primitive: the exchange of secret keys. As well as classical cryptography bases its robustness in unproven mathematical operations, quantum cryptography bases their robustness on unbreakable physical laws, so it is presumed much safer. In this work we analyze how would be the dynamics in such large-scale networks, considering the underlying structure. So we've defined several models that capture the basic properties of a quantum communication network. We have also defined a set of networks created with different models to study the existence of transition from free-flow state to a congested state in function of the network parameters. Finally we implemented several routing algorithms to see how they affect to the system congestion, and compare their efficiency in function of the underlying network, trying, always, increase the free-flow zone. Resumen Las redes de comunicación cuántica a baja escala son una realidad hoy en día, tanto a nivel de laboratorio como a nivel comercial, y cada vez se están haciendo más avances para que en un futuro no muy lejano podamos disfrutar de una Internet cuántica. La principal aplicación, actualmente, de este tipo de redes es aprovechar las características que nos ofrece la mecánica cuántica para realizar una importante primitiva criptográfica: el intercambio de claves secretas. Así como la criptografía clásica basa su robustez en operaciones matemáticas no demostradas, la criptografía cuántica basa su robustez en leyes físicas inquebrantables, por lo que se presume mucho más segura. En este trabajo pretendemos analizar cuál sería la dinámica en este tipo de redes a gran escala, siempre según su estructura subyacente. Para ello hemos definido varios modelos que capturan las propiedades básicas de una red de comunicación cuántica. Además hemos definido un conjunto de redes creadas con diferentes modelos para poder estudiar la existencia de la transición de un estado de flujo libre a un estado de congestión en función de los parámetros de la red. Finalmente hemos implementado varios algoritmos de enrutamiento para comprobar como estos afectan a la congestión del sistema y poder comparar su eficiencia en función de la red subyacente, tratando, siempre, de aumentar la zona de flujo libre.
Subject: Enginyeria de programari
Entity: Universitat Rovira i Virgili (URV)
Language: Castellà
Education area(s): Enginyeria Informàtica
Title in original language: Congestión y enrutamiento en redes cuánticas
Creation date in repository: 2014-09-26
Repositori URV