Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Log inSign up
Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Blog
Job Board
Q3AS

© 2026 Aqora Quantum S.A.S.

TermsPrivacyLegal Notice

QKD IPSec-ekin integratzea, SBA 5G/6G-ko komunikazioak sekurizatzeko

Gaizka González Azkarraga

Published Jun 19, 2025• 0 citations
OpenAlex

Abstract

5G (bostgarren belaunaldiko komunikazio zelularrak) sareen helduerarekin, komunikazio zelularrak inoiz baino zerbitzu gehiago eskaintzen dituzte. Gizarteak zerbitzu horietatik onura atera ditzan, 5G sareak segurtasun eta fidagarritasun maila altuak eskaini behar dituzte. 5G sareak segurtatzeko IPsec (Internet Protocol Security) bezalako protokoloak erabiltzen dira. IPsec protokoloa gako kriptografiko simetrikoetan oinarritzen da. Gako hauek Diffie-Hellman algoritmoa bezalako tekniken bitartez banatzen dira, esate baterako, IKE (Internet Key Exchange) protokoloaren barne erabilita. Baliteke gako banaketa teknika horiek, gaur egun gakoak era seguruan banatzeko erabilgarriak izan arren, etorkizunean egon daitezkeen konputazio kuantikoan oinarritutako erasoak saihesteko nahikoa ez izatea. Arazo hau konpontzeko proposatu diren teknologien artean, QKD (Quantum Key Distribution) etorkizun handiko hautagai gisa kokatu da. Proiektu honen helburua gaur egun erabiltzen diren gako banaketa metodoak QKD-arekin ordezkatzea da, eraso kuantikoen aurka sendoak diren gako banaketa protokoloak sortzeko. Helburua lortzeko, enfasi handia jarriko da IPsec protokolo taldean eta horren erabileran 5G sareen barne. Proiektuaren emaitzak aztertuko dira, eta gaur egun erabiltzen diren metodo eta protokoloekin alderatuko dira.

Related papers

Telegarraio Kuantikoa

I. L. Egusquiza, J. Urrestilla

Telegarraioa zientzia fikziozko ideia hutsa dela uste izan dugu beti, baina benetan hala ote? Mekanika kuantikoak telegarraioaren ateak ireki dizkigu. Artikulu honetan, telegarraioa definitzean egon daitezkeen arazoak zehazten saiatu gara; orobat saiatu gara adibide erraz baten bidez gaur egun egiten saiatzen ari diren esperimentuak azaltzen. Agian luze itxaron beharko dugu telegarraioaren erabilpen praktikoa edukitzeko, baina mekanika kuantikoaren bitxikerietan murgiltzen laguntzen digu.

EKAIA Euskal Herriko Unibertsitateko Zientzi eta Teknologi Aldizkaria•Jan 1, 2000•0 citations

IMPLEMENTASI TEKNOLOGI QUANTUM CRYPTOGRAPHY UNTUK MENINGKATKAN KEAMANAN DALAM JARINGAN KOMPUTER DAN KEAMANAN KOMPUTER

Chaidir Chalaf Islamy, Rahmadani Suryanto Dwi Putra

Perkembangan tekonologi komputasi kuantum membawa tantangan besar bagi sistem keamanan informasi konvensional yang selama ini mengandalkan kompleksitas matematis, seperti RSA dan ECC. Munculnya algoritma kuantum seperti Shor’s algorithm berpotensi mengancam eksistensi metode kriptografi klasik. Dalam konteks ini, kriptografi kuantum hadir sebagai solusi inovatif dengan memanfaatkan prinsip-prinsip mekanika kuantum untuk menjamin keamanan data secara teoritis, bahkan terhadap penyerang dengan daya komputasi tak terbatas. Penelitian ini membahas implementasi teknologi Quantum Cryptography, khususnya protokol BB84 yang telah ditingkatkan, sebagai metode distribusi kunci rahasia yang aman pada jaringan komputer. Fokus utama adalah pada keamanan pertukaran kunci Quantum Key Distribution (QKD) serta efisiensi algoritma dalam lingkungan jaringan dengan keterbatasan sumber daya. Selain itu, penelitian ini juga meninjau penerapan kriptografi kuantum dalam berbagai konteks jaringan masa depan, termasuk Wireless Body Sensor Networks (WBSN), jaringan 5G, dan post-quantum networks, serta potensi integrasinya dalam infrastruktur keamanan digital di masa depan. Hasil pengujian Avalanche Effect, Hash Generation Time, dan Hash Verification Time menunjukkan bahwa kriptografi kuantum mampu memberikan performa keamanan yang lebih baik dibandingkan dengan metode kriptografi populer seperti RSA dan AES

Jurnal Mnemonic•Mar 16, 2026•0 citations

EPR paradoxatik Bell-en Teoremara

David Brizuela Cieza

Bere lehen pausoak eman zituenetik kuantikak eraso asko jasan ditu; izan ere, naturaren ikuspegi oso berezia eskeintzen digu, betidanik onartu izan diren hipotesi asko hankaz gora ipiniz. Lan honetan teoria horrek jasan zuen eraso bortitzenetako bat aztertzen da: EPR paradoxa hain zuzen. Paradoxa honek kuantikaren lokaltasun eza agerian uzten du, baina lokaltasun hori ez da erlatibitateak eskatzen duena. Paradoxak bi aukeren artean erabakitzera behartzen gaitu: kuantika teoria osoa da ala ez da. Ez bada teoria osoa eraikitzeke dagoen teoria boteretsuago baten aitzindaria da eta teoria berri horrek kuantikak baino informazio gehiago emango liguke aztertzen ditugun sistemei buruz. Teoria osoa bada, berriz, eskuragarria den informazio guztia ematen digu kuantikak. Bi aukera horien artean esperimentalki aukeratzeko Bell-ek bere izeneko ezberdintzak argitaratu zituen. Esperimentuak egin dira eta, dirudienez (nahiz eta oraindik fisikari askok esperimentuei beste interpretazio batzuk ematen dizkieten hauen emaitzak ez onartzeko) kuantika teoria osoa da eta ez da existitzen bera baino informazio gehiago eskein dezakeen teoriarik.

EKAIA Euskal Herriko Unibertsitateko Zientzi eta Teknologi Aldizkaria•Jan 1, 2002•0 citations

Modern and quantum encryption algorithms

Murat Bayram

Bu tez, modern ve kuantum şifreleme yaklaşımlarını matematiksel temeller üzerinden ortak bir çerçevede birleştirerek, iki alanın güvenlik anlayışlarını karşılaştırmalı biçimde tartışmaktadır. Klasik bölümde, Sezar ve yerine koyma gibi tarihsel şemalar yalnızca giriş örnekleri olarak değil; modüler aritmetik ve grup eylemleri bağlamında incelenmiştir. Bu temel yaklaşımlardan hareketle Feistel mimarisi, sözde-rastgele permütasyon ve işlev kavramları ile indirgeme temelli ispat mantığı ele alınmış; ayrıca doğrusal olmayanlık, difüzyon ve karışıklık gibi tasarım ilkelerinin ölçülebilirliği tartışılmıştır. Veri Şifreleme Standardı özelinde S-kutuları cebirsel normal form ve diferansiyel olasılık gibi nicel ölçütlerle değerlendirilmiştir. Kuantum bölümünde, güvenliğin fiziksel yasalara dayalı çerçevesi sunulmuştur. BB84 ve E91 protokolleri yan yana ele alınmış; BB84’te taban seçimi ve ölçüm istatistikleri, E91’de ise Bell türü korelasyonlar güvenlik temeli olarak değerlendirilmiştir. Doğruluk ve gizlilik hatalarının birlikte küçük tutulması gerektiği vurgulanmış; olası sızma senaryoları, gözlenen hata oranları ve E91 için uygun Bell testleri üzerinden üstten sınırlandırılmıştır. Sonlu örneklem koşullarında ise düzgünleştirilmiş eşitsizlikler kullanılarak elde edilebilecek gizli anahtar uzunluğunun nasıl kısaltılacağı belirlenmiştir. Uygulamalı kısımda Python tabanlı bir BB84 simülasyonu geliştirilmiştir. Model; kanal kaybı, depolarizasyon, dedektör verimi, karanlık sayım, baz uyumsuzluğu ve kes-yeniden gönderme gibi dinleyici saldırılarını kapsamaktadır. Parametre tahmini, hata düzeltme sızıntısı ve gizlilik yükseltme adımlarını izleyen uçtan uca iş akışı sayesinde süzülmüş anahtar oranı ve etkin sızıntı büyüklükleri hesaplanmıştır. Yapılan hassasiyet analizleri, hata oranındaki küçük artışların anahtar üretimini orantısız şekilde azalttığını ve güvenli çalışma bölgesinin mesafe–gürültü–dedektör parametreleri arasında hızla daralan bir “işletim penceresi” oluşturduğunu göstermiştir. Sonuçlar, düşük gürültü ve orta mesafe koşullarında pozitif anahtar üretiminin sürdürülebilir olduğunu; gürültü veya mesafenin artması halinde güvenliğin hızlı bir biçimde zayıfladığını ortaya koymaktadır.

•Jan 1, 2025•0 citations

IPsec based on Quantum Key Distribution: Adapting non-3GPP access to 5G Networks to the Quantum Era

Asier Atutxa, Ane Sanz, Eire Salegi +3 more

The advent of quantum computing will pose great challenges to the current communication systems, requiring essential changes in the establishment of security associations in traditional architectures. In this context, the multi-technological and heterogeneous nature of 5G networks makes it a challenging scenario for the introduction of quantum communications. Specifically, 5G networks support the unification of non-3GPP access technologies (i.e. Wi-Fi), which are secured through the IPsec protocol suite and the Non-3GPP Interworking Function (N3IWF) entity. These mechanisms leverage traditional public key cryptography and Diffie-Hellman key exchange mechanisms, which should be updated to quantum-safe standards. Therefore, in this paper we present the design and development of a Quantum Key Distribution (QKD) based non-3GPP access mechanism for 5G networks, integrating QKD keys with IPsec tunnel establishment. Besides, we also demonstrate the feasibility of the system by experimental validation in a testbed with commercial QKD equipment and an open-source 5G core implementation. Results show that the time required to complete the authentication and IPsec security association establishment is 4.62% faster than traditional cryptography PSK-based systems and 5.17% faster than the certificate-based system, while ensuring Information-Theoretic Security (ITS) of the QKD systems.

arXiv:2603.24426•Mar 25, 2026•0 citations

Quantum digital signature protocols and applications

Arzu Aktaş

Bu çalışmada, dolaşıklık takası ve süper yoğun kodlama kullanılarak çok katılımcı için yüksek boyutlu bir kuantum dijital imza (QDS) ¸seması önerilmiştir. Gürültü problemlerinin üstesinden gelmek ve daha fazla bilgi aktarımı sağlamak gibi avantajları olan yüksek boyutun kullanılması, önerilen yüksek boyutlu kuantum dijital imzanın daha güvenli bilgi paylaşımı sunmasına olanak sağlamaktadır. Ayrıca, anahtar paylaşımı için süper yoğun kodlama kullanmak ve mesajları yeni bir temele dönüştürmek, önerilen protokolü daha güvenli hale getirmektedir. N boyutta, bir veriyi kodlamak için log2N klasik bit (veya kübit) gerekir. Yani boyut arttıkça bilgi kapasitesi de artmaktadır. N → ∞ olduğunda, bilgi dizisinin uzunluğu da artacaktır. Bu nedenle, n→∞'a yaklaşır. n→∞ için 1/4^n → 0'a yaklaşır. Bu nedenle, dinleyicinin herhangi bir katılımcı tarafından paylaşılan genel anahtarı elde etme olasılığı sıfıra yaklaşır.

•Jan 1, 2023•0 citations
5G (bostgarren belaunaldiko komunikazio zelularrak) sareen helduerarekin, komunikazio zelularrak inoiz baino zerbitzu gehiago eskaintzen dituzte. Gizarteak zerbitzu horietatik onura atera ditzan, 5G sareak segurtasun eta fidagarritasun maila altuak eskaini behar dituzte. 5G sareak segurtatzeko IPsec (Internet Protocol Security) bezalako protokoloak erabiltzen dira. IPsec protokoloa gako kriptografiko simetrikoetan oinarritzen da. Gako hauek Diffie-Hellman algoritmoa bezalako tekniken bitartez banatzen dira, esate baterako, IKE (Internet Key Exchange) protokoloaren barne erabilita. Baliteke gako banaketa teknika horiek, gaur egun gakoak era seguruan banatzeko erabilgarriak izan arren, etorkizunean egon daitezkeen konputazio kuantikoan oinarritutako erasoak saihesteko nahikoa ez izatea. Arazo hau konpontzeko proposatu diren teknologien artean, QKD (Quantum Key Distribution) etorkizun handiko hautagai gisa kokatu da. Proiektu honen helburua gaur egun erabiltzen diren gako banaketa metodoak QKD-arekin ordezkatzea da, eraso kuantikoen aurka sendoak diren gako banaketa protokoloak sortzeko. Helburua lortzeko, enfasi handia jarriko da IPsec protokolo taldean eta horren erabileran 5G sareen barne. Proiektuaren emaitzak aztertuko dira, eta gaur egun erabiltzen diren metodo eta protokoloekin alderatuko dira.
Perkembangan tekonologi komputasi kuantum membawa tantangan besar bagi sistem keamanan informasi konvensional yang selama ini mengandalkan kompleksitas matematis, seperti RSA dan ECC. Munculnya algoritma kuantum seperti Shor’s algorithm berpotensi mengancam eksistensi metode kriptografi klasik. Dalam konteks ini, kriptografi kuantum hadir sebagai solusi inovatif dengan memanfaatkan prinsip-prinsip mekanika kuantum untuk menjamin keamanan data secara teoritis, bahkan terhadap penyerang dengan daya komputasi tak terbatas. Penelitian ini membahas implementasi teknologi Quantum Cryptography, khususnya protokol BB84 yang telah ditingkatkan, sebagai metode distribusi kunci rahasia yang aman pada jaringan komputer. Fokus utama adalah pada keamanan pertukaran kunci Quantum Key Distribution (QKD) serta efisiensi algoritma dalam lingkungan jaringan dengan keterbatasan sumber daya. Selain itu, penelitian ini juga meninjau penerapan kriptografi kuantum dalam berbagai konteks jaringan masa depan, termasuk Wireless Body Sensor Networks (WBSN), jaringan 5G, dan post-quantum networks, serta potensi integrasinya dalam infrastruktur keamanan digital di masa depan. Hasil pengujian Avalanche Effect, Hash Generation Time, dan Hash Verification Time menunjukkan bahwa kriptografi kuantum mampu memberikan performa keamanan yang lebih baik dibandingkan dengan metode kriptografi populer seperti RSA dan AES
Bere lehen pausoak eman zituenetik kuantikak eraso asko jasan ditu; izan ere, naturaren ikuspegi oso berezia eskeintzen digu, betidanik onartu izan diren hipotesi asko hankaz gora ipiniz. Lan honetan teoria horrek jasan zuen eraso bortitzenetako bat aztertzen da: EPR paradoxa hain zuzen. Paradoxa honek kuantikaren lokaltasun eza agerian uzten du, baina lokaltasun hori ez da erlatibitateak eskatzen duena. Paradoxak bi aukeren artean erabakitzera behartzen gaitu: kuantika teoria osoa da ala ez da. Ez bada teoria osoa eraikitzeke dagoen teoria boteretsuago baten aitzindaria da eta teoria berri horrek kuantikak baino informazio gehiago emango liguke aztertzen ditugun sistemei buruz. Teoria osoa bada, berriz, eskuragarria den informazio guztia ematen digu kuantikak. Bi aukera horien artean esperimentalki aukeratzeko Bell-ek bere izeneko ezberdintzak argitaratu zituen. Esperimentuak egin dira eta, dirudienez (nahiz eta oraindik fisikari askok esperimentuei beste interpretazio batzuk ematen dizkieten hauen emaitzak ez onartzeko) kuantika teoria osoa da eta ez da existitzen bera baino informazio gehiago eskein dezakeen teoriarik.
Bu tez, modern ve kuantum şifreleme yaklaşımlarını matematiksel temeller üzerinden ortak bir çerçevede birleştirerek, iki alanın güvenlik anlayışlarını karşılaştırmalı biçimde tartışmaktadır. Klasik bölümde, Sezar ve yerine koyma gibi tarihsel şemalar yalnızca giriş örnekleri olarak değil; modüler aritmetik ve grup eylemleri bağlamında incelenmiştir. Bu temel yaklaşımlardan hareketle Feistel mimarisi, sözde-rastgele permütasyon ve işlev kavramları ile indirgeme temelli ispat mantığı ele alınmış; ayrıca doğrusal olmayanlık, difüzyon ve karışıklık gibi tasarım ilkelerinin ölçülebilirliği tartışılmıştır. Veri Şifreleme Standardı özelinde S-kutuları cebirsel normal form ve diferansiyel olasılık gibi nicel ölçütlerle değerlendirilmiştir. Kuantum bölümünde, güvenliğin fiziksel yasalara dayalı çerçevesi sunulmuştur. BB84 ve E91 protokolleri yan yana ele alınmış; BB84’te taban seçimi ve ölçüm istatistikleri, E91’de ise Bell türü korelasyonlar güvenlik temeli olarak değerlendirilmiştir. Doğruluk ve gizlilik hatalarının birlikte küçük tutulması gerektiği vurgulanmış; olası sızma senaryoları, gözlenen hata oranları ve E91 için uygun Bell testleri üzerinden üstten sınırlandırılmıştır. Sonlu örneklem koşullarında ise düzgünleştirilmiş eşitsizlikler kullanılarak elde edilebilecek gizli anahtar uzunluğunun nasıl kısaltılacağı belirlenmiştir. Uygulamalı kısımda Python tabanlı bir BB84 simülasyonu geliştirilmiştir. Model; kanal kaybı, depolarizasyon, dedektör verimi, karanlık sayım, baz uyumsuzluğu ve kes-yeniden gönderme gibi dinleyici saldırılarını kapsamaktadır. Parametre tahmini, hata düzeltme sızıntısı ve gizlilik yükseltme adımlarını izleyen uçtan uca iş akışı sayesinde süzülmüş anahtar oranı ve etkin sızıntı büyüklükleri hesaplanmıştır. Yapılan hassasiyet analizleri, hata oranındaki küçük artışların anahtar üretimini orantısız şekilde azalttığını ve güvenli çalışma bölgesinin mesafe–gürültü–dedektör parametreleri arasında hızla daralan bir “işletim penceresi” oluşturduğunu göstermiştir. Sonuçlar, düşük gürültü ve orta mesafe koşullarında pozitif anahtar üretiminin sürdürülebilir olduğunu; gürültü veya mesafenin artması halinde güvenliğin hızlı bir biçimde zayıfladığını ortaya koymaktadır.
The advent of quantum computing will pose great challenges to the current communication systems, requiring essential changes in the establishment of security associations in traditional architectures. In this context, the multi-technological and heterogeneous nature of 5G networks makes it a challenging scenario for the introduction of quantum communications. Specifically, 5G networks support the unification of non-3GPP access technologies (i.e. Wi-Fi), which are secured through the IPsec protocol suite and the Non-3GPP Interworking Function (N3IWF) entity. These mechanisms leverage traditional public key cryptography and Diffie-Hellman key exchange mechanisms, which should be updated to quantum-safe standards. Therefore, in this paper we present the design and development of a Quantum Key Distribution (QKD) based non-3GPP access mechanism for 5G networks, integrating QKD keys with IPsec tunnel establishment. Besides, we also demonstrate the feasibility of the system by experimental validation in a testbed with commercial QKD equipment and an open-source 5G core implementation. Results show that the time required to complete the authentication and IPsec security association establishment is 4.62% faster than traditional cryptography PSK-based systems and 5.17% faster than the certificate-based system, while ensuring Information-Theoretic Security (ITS) of the QKD systems.
Bu çalışmada, dolaşıklık takası ve süper yoğun kodlama kullanılarak çok katılımcı için yüksek boyutlu bir kuantum dijital imza (QDS) ¸seması önerilmiştir. Gürültü problemlerinin üstesinden gelmek ve daha fazla bilgi aktarımı sağlamak gibi avantajları olan yüksek boyutun kullanılması, önerilen yüksek boyutlu kuantum dijital imzanın daha güvenli bilgi paylaşımı sunmasına olanak sağlamaktadır. Ayrıca, anahtar paylaşımı için süper yoğun kodlama kullanmak ve mesajları yeni bir temele dönüştürmek, önerilen protokolü daha güvenli hale getirmektedir. N boyutta, bir veriyi kodlamak için log2N klasik bit (veya kübit) gerekir. Yani boyut arttıkça bilgi kapasitesi de artmaktadır. N → ∞ olduğunda, bilgi dizisinin uzunluğu da artacaktır. Bu nedenle, n→∞'a yaklaşır. n→∞ için 1/4^n → 0'a yaklaşır. Bu nedenle, dinleyicinin herhangi bir katılımcı tarafından paylaşılan genel anahtarı elde etme olasılığı sıfıra yaklaşır.