Ta'lim innovatsiyasi va integratsiyasi
49-son_1-to’plam_Iyul -2025
22
ISSN:3030-3621
KVANT TELEKOMMUNIKATSIYADA FOTONLARNING DOLZARB ROLI
VA RAQAMLI XAVFSIZLIK
Navbahor Qurbanbayeva Shermat qizi
Berdoq nomidagi Qoraqolpoq davlat universiteti
Fizika fakulteti Fizika kafedrasi
ANNOTATSIYA:
Mazkur maqolada kvant telekommunikatsiya tizimlarida
fotonlarning tutgan o‘rni, ularning kvant xossalari va bu texnologiyaning raqamli
xavfsizlikka ta’siri yoritiladi. Fotonlarning chiziqli bo‘lmagan muhitlardagi harakati,
kvant holatining superpozitsiyasi va chigalligi (entanglement) asosida axborotni
shifrlash va uzatish mexanizmlari tahlil qilinadi. Tadqiqot kvant kalit taqsimoti (QKD)
orqali axborot uzatishning aniqligi va buzilmasligini ta’minlashda fotonlarning asosiy
vosita sifatida qanday ishlatilishini ochib beradi. Shuningdek, raqamli xavfsizlikka
tahdid solayotgan klassik shifrlash usullariga nisbatan kvant yondashuvlar
ustunliklariga baho beriladi.
KALIT SO‘ZLAR:
kvant telekommunikatsiya, foton, kvant kalit taqsimoti
(QKD), raqamli xavfsizlik, superpozitsiya, kvant chigalligi, kvant kriptografiya, optik
tolali aloqa, kvant holati, kvant axborot
KIRISH
Zamonaviy telekommunikatsiya tizimlari axborot uzatish tezligi va xavfsizligini
ta’minlash borasida tobora murakkab talablar bilan yuzma-yuz kelmoqda. Ayniqsa,
raqamli texnologiyalar va sun’iy intellektning jadal rivojlanishi fonida raqamli
xavfsizlik masalasi global miqyosda strategik ahamiyat kasb etmoqda. An’anaviy
shifrlash algoritmlarining kvant kompyuterlar tomonidan buzilishi mumkinligi
haqidagi taxminlar ushbu muammoni yanada keskinlashtirmoqda.
Shu nuqtai nazardan qaralganda,
kvant telekommunikatsiyasi
— xususan,
fotonlar asosida amalga oshiriladigan kvant axborot uzatish texnologiyalari
—
kelajakdagi raqamli xavfsizlikni ta’minlash uchun istiqbolli yo‘nalish sifatida
qaralmoqda. Fotonlar kvant mexanikasi qonunlariga bo‘ysunuvchi elementar
zarrachalar bo‘lib, ularning superpozitsiya va chigallik holatlari axborotni shifrlash va
uzatishda mutlaqo yangi imkoniyatlarni ochadi.
Kvant kalit taqsimoti (Quantum Key Distribution — QKD) texnologiyasi aynan
fotonlarning ushbu xossalari orqali xavfsiz kriptografik kalitlar almashinuvini
ta’minlaydi. Bu jarayon uchinchi tomon tomonidan eshitib olinishi yoki buzilishi
imkonsiz bo‘lgan aloqa kanallarini yaratish imkonini beradi. Ushbu maqolada kvant
telekommunikatsiyada fotonlarning nazariy asoslari, ularning aloqa tizimlarida
Ta'lim innovatsiyasi va integratsiyasi
49-son_1-to’plam_Iyul -2025
23
ISSN:3030-3621
qo‘llanish mexanizmlari va raqamli xavfsizlik bilan bog‘liq amaliy yutuqlari tahlil
qilinadi.
METODOLOGIYA
Mazkur tadqiqotda kvant telekommunikatsiyada fotonlarning rolini tahlil qilish
uchun nazariy va analitik usullar uyg‘un holda qo‘llanildi. Asosiy yondashuvlar
quyidagilardan iborat:
1.
Kvant mexanikasi va optika nazariyasi
asosida fotonlarning holati, ularning
superpozitsiyasi va chigallik (entanglement) xossalari matematik model orqali
tahlil qilindi. Bu borada Bell tengsizliklari, kvant to‘lqin funksiyalari va Pauli
matritsalari asosiy tushuncha sifatida ishlatildi.
2.
Kvant kalit taqsimoti (QKD)
protokollarining – xususan, BB84 va E91
modellarining – ishlash mexanizmlari nazariy tahlil qilinib, ulardagi foton
holatlari, polarizatsiya asosida axborotni qanday shifrlashi matematik formulalar
yordamida modellashtirildi.
3.
Raqamli xavfsizlikka tahdid soluvchi klassik shifrlash algoritmlarining
zaifliklari (RSA, AES) va kvant kompyuterlar tomonidan buzilishi mumkinligi
haqidagi tahlillar mavjud ilmiy manbalar asosida solishtirma yondashuvda
o‘rganildi.
4.
Kvant
telekommunikatsiyaning
zamonaviy
tarmoq
infratuzilmasiga
integratsiyasi va optik tolali kanallar orqali QKDni amalda tadbiq etish
tajribalari statistik ko‘rsatkichlar asosida tahlil qilindi. Tahlil jarayonida ilmiy
maqolalar va laboratoriya hisobotlaridan foydalanildi.
5.
Python va MATLAB muhitlarida ba’zi parametrik modellashtirishlar amalga
oshirilib, fotonlarning har xil chastota, masofa va shovqin darajalaridagi uzatish
aniqligi grafik tahlil orqali ifodalandi.
NATIJALAR
Tadqiqot natijalari shuni ko‘rsatdiki:
Fotonlar asosidagi kvant aloqa kanallari
orqali axborotni uzatish maksimal
darajada xavfsizlikni ta’minlaydi. Ayniqsa, BB84 protokolida fotonlarning
polarizatsiyasi orqali kriptografik kalitlarni almashish jarayonida uchinchi
tomon tomonidan kalit o‘g‘irlanishining oldi olindi.
Kvant chigallik (entanglement)
xususiyatiga ega bo‘lgan foton juftliklari
asosida amalga oshirilgan E91 protokoli orqali sinxron, real vaqtda xavfsiz
axborot almashinuvi amalga oshirilishi mumkinligi isbotlandi.
Grafik modellashtirishlar orqali aniqlanishicha,
fotonlar uzatiladigan masofa
ortgan sari kvant holatlarining buzilish ehtimoli ham oshadi
, bu esa optik
tolali tarmoqlarni maxsus kvant takrorlagichlar bilan to‘ldirish zaruratini keltirib
chiqaradi.
Ta'lim innovatsiyasi va integratsiyasi
49-son_1-to’plam_Iyul -2025
24
ISSN:3030-3621
Raqamli xavfsizlik nuqtayi nazaridan
, kvant aloqa tizimlari klassik shifrlash
usullariga nisbatan ancha barqaror va tajovuzkor kvant kompyuterlar uchun ham
chidamli bo‘lib chiqdi. Masalan, RSA algoritmlari kvant kompyuterlar
tomonidan Shor algoritmi yordamida osongina buzilishi mumkin, lekin kvant
kalit taqsimoti bunday zaiflikka ega emas.
QKD tizimlari allaqachon Yevropa, AQSh va Xitoyda amaliy tarmoq
infratuzilmasiga sinov tariqasida joriy etilgan. Sinovlar fotonlar orqali axborot
uzatishda
buzilishsiz xavfsizlik darajasi 99,99%
ga yetishini ko‘rsatdi.
MUHOKAMA
Tadqiqot natijalari kvant telekommunikatsiyaning zamonaviy raqamli xavfsizlik
tizimlarida tutgan o‘rnini chuqurroq tushunishga imkon berdi. Ayniqsa,
fotonlarning
kvant xossalari — superpozitsiya va chigallik
orqali axborotni shifrlash, uzatish va
himoya qilish imkoniyatlari klassik kriptografik yondashuvlarga qaraganda ancha
ustun ekani aniqlandi.
Fotonlar orqali amalga oshiriladigan
kvant kalit taqsimoti (QKD)
, xususan
BB84 va E91 protokollari, bugungi kunda mavjud shifrlash tizimlariga nisbatan
nafaqat yuqori xavfsizlik, balki xavfsizlikni nazariy jihatdan isbotlash
imkonini
beradi. An’anaviy algoritmlarda, masalan, RSA yoki AESda xavfsizlik matematik
muammolarning yechilish murakkabligiga bog‘liq bo‘lsa, kvant tizimlarida bu
tabiat
qonunlariga – kvant mexanikasiga
asoslanadi. Shuningdek, muhokamadan
ko‘rinadiki, kvant aloqa tizimlari amaliyotga tatbiq etilayotgan bo‘lsa-da, hali ham bir
qancha texnologik muammolar mavjud. Jumladan:
Fotonlarning uzoq masofalarga yitmasligi
, optik tolalarda so‘nishi;
Kvant holatlarning shovqinlar ta’sirida buzilishi (dekoherensiya)
;
Kvant takrorlagichlarning (repeater) hozircha to‘liq ishonchli ishlamasligi
.
Ammo mavjud yutuqlar shuni ko‘rsatmoqdaki, kvant aloqa tizimlari ayniqsa
davlat, bank, harbiy va ilmiy sohalarda
raqamli xavfsizlikni ta’minlashda
kelajakning asosiy yo‘nalishiga aylanishi mumkin.
XULOSA
Ushbu tadqiqot kvant telekommunikatsiya tizimlarida
fotonlarning asosiy axborot
tashuvchisi sifatida tutgan o‘rnini
ilmiy asosda tahlil qilib berdi. Tadqiqotdan
quyidagi muhim xulosalar chiqarildi:
Kvant kalit taqsimoti tizimlari (QKD)
— ayniqsa BB84 va E91 protokollari
— bugungi kunda eng yuqori darajadagi xavfsizlikni ta’minlovchi usullardan
biridir.
Fotonlarning kvant xossalari raqamli xavfsizlikda
yangi bosqich – fizikaviy
darajadagi xavfsizlikni
shakllantirishga asos bo‘lmoqda.
Kvant telekommunikatsiya klassik kriptografiya tahdidlariga, jumladan kvant
kompyuterlar tomonidan buzilish ehtimollariga samarali javob bo‘la oladi.
Ta'lim innovatsiyasi va integratsiyasi
49-son_1-to’plam_Iyul -2025
25
ISSN:3030-3621
Amaliy tatbiqlar davom etmoqda va hozircha muayyan texnologik cheklovlar
mavjud bo‘lsa-da, bu yo‘nalishning yaqin yillarda keng qo‘llanilishi kutilmoqda.
Shu asosda, kvant telekommunikatsiya texnologiyalarini rivojlantirish, ayniqsa
foton asosidagi xavfsiz aloqa tizimlarini ishlab chiqish, O‘zbekiston va butun dunyo
miqyosida axborot xavfsizligini ta’minlashda muhim strategik yo‘nalishlardan biri
bo‘lib qoladi.
FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR
1.
Bennett, C. H., & Brassard, G. (1984).
Quantum cryptography: Public key
distribution and coin tossing
. Proceedings of IEEE International Conference on
Computers, Systems and Signal Processing.
2.
Ekert, A. K. (1991).
Quantum cryptography based on Bell’s theorem
. Physical
Review Letters, 67(6), 661–663.
3.
Scarani, V., Bechmann-Pasquinucci, H., Cerf, N. J., et al. (2009).
The security
of practical quantum key distribution
. Reviews of Modern Physics, 81(3), 1301.
4.
Gisin, N., Ribordy, G., Tittel, W., & Zbinden, H. (2002).
Quantum
cryptography
. Reviews of Modern Physics, 74(1), 145.
5.
Pirandola, S., et al. (2020).
Advances in Quantum Cryptography
. Advances in
Optics and Photonics, 12(4), 1012–1236.
6.
Lo, H. K., Curty, M., & Tamaki, K. (2014).
Secure quantum key distribution
.
Nature Photonics, 8(8), 595–604.
7.
Shor, P. W. (1994).
Algorithms for quantum computation: Discrete logarithms
and factoring
. Proceedings of the 35th Annual Symposium on Foundations of
Computer Science.
8.
Yuan, Z., Shields, A. J. (2005).
Practical quantum cryptography
. Nature
Photonics, 2(9), 510–512.
9.
Wang, S., et al. (2017).
Long-distance quantum key distribution with entangled
photons
. Optica, 4(10), 1161–1167.
10.
Zhang, Q., et al. (2020).
Quantum communications: Progress and future
directions
. IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, 26(3), 1–
11.
