Comunicazione quantistica finalizzata alla realizzazione di chiavi in spazio libero

Questo lavoro di tesi è incentrato principalmente nelle tecniche avanzate di ottimizzazione per comunicazioni quantistiche, ed in generale applicazioni a regime di singolo fotone in spazio libero. Si tratta di un’attività inserita nell’ambito di vari progetti che coinvolgono i dipartimenti di Ingegneria dell’Informazione e Astronomia dell’Università degli Studi di Padova. Il lavoro svolto è introdotto da una sezione dedicata alla crittografia classica, seguita da una parte dedicata alla crittografia quantistica che ne illustra i concetti base e i principali protocolli. Si dà inoltre particolare risalto alle tecnologie attualmente impiegate per l’implementazione di sistemi reali QKD (Quantum Key Distribution). In particolare verrà descritto QuAKE: il sistema di crittografia quantistica basato su protocollo B92, le cui fasi di composizione e collaudo sono state svolte presso i laboratori LUXOR dell’Università degli Studi di Padova. Si inizierà da una descrizione generale del sistema, in cui si espongono e analizzano le scelte progettuali per la realizzazione dell’apparato; in seguito si esporranno le soluzioni adottate per l’assemblaggio dell’ottica del trasmettitore e del ricevitore, andando a caratterizzare singolarmente tutti i componenti utilizzati nel sistema. Si illustrerà in dettaglio la fase di montaggio di QuAKE, mettendo in rilievo le difficoltà incontrate e le relative soluzioni adottate. Ampio risalto verrà riservato ai test sperimentali effettuati. Verranno inoltre descritti con accuratezza tutti i software, proprietari e non, utilizzati, in modo da rendere questa tesi una guida utile per il setup completo del sistema. Alla fine si esporranno i risultati empirici ottenuti in laboratorio e i possibili sviluppi futuri