Виртуальный тренажер предназначен для проведения экспериментов с целью получения опыта и навыков в области построения простейших оптических систем, на базе которых можно провести опыты по передаче информации с использованием принципов квантовой криптографии в виде применения протокола BB84. Тренажер позволяет собрать оптическую систему из компонентов демонстрационного комплекса на экспериментальном столе и провести несколько виртуальных экспериментов по генерации криптографического распределенного ключа и передаче информации с помощью лазерного луча.
Так же имеется возможность собрать устройство злоумышленника, которое предназначено для перехвата криптографического ключа и сообщений, используя протокол BB84 и для подмены зашифрованных сообщений. Тренажер можно использовать как демонстрационный интерактивный материал на лекциях по квантовой криптографии, так и как экзаменационный стенд для тестирования знаний студента.
Функциональность тренажера
- Обучение и демонстрация основ и принципов квантовой криптографии на примере протокола BB84.
- Построение оптической системы из компонентов, размещение их на столе путем перетаскивания из окна каталога.
- Контроль совместимости компонентов во время сборки. Позиционирование компонентов, совмещение оптических осей.
- Анализ на наличие ошибок при сборке.
- Унифицированная настройка параметров каждого компонента системы.
- Сохранение собранной системы в файл.
- Загрузка готовых систем.
- Пошаговая отмена/принятие (undo/redo) изменений.
- Навигация, позиционирование точки просмотра стенда.
- Режим эксперимента, логирование результатов в таблицу и возможность экспортировать в формате CSV.
- Триггеры, позволяющие автоматизировать процесс эксперимента.
Режимы тренажера
Виртуальный тренажер может находиться в одном из трех состояний:
- Эксперимент.
- Редактирование.
- Удаление компонента.
В режиме эксперимента можно запустить лазер для проведения эксперимента.
Луч лазера, проходя по всем компонентам, создает условия, при которых происходит логирование состояния компонента, активизированного прохождением луча. Включать отслеживание состояния компонента можно в режиме редактирования в настройках компонента.
В режиме редактирования происходит сборка оптической системы из компонентов путем перетаскивания компонентов из списка каталога на рабочий стол или сборочную плату. Также существует возможность настройки параметров компонентов.
В режиме редактирования также происходит настройка триггеров следующим образом:
- выбирается компонент;
- задаются его параметры;
- и настраивается цель (другой компонент), при попадании в которую лучом лазера запускается активность, которая устанавливает заданные параметры у выбранного компонента.
Например, можно задать параметр угла поляризации для выбранного вращателя поляризации на 45 градусов при попадании в один детектор, и 90 градусов — при попадании во второй. Настройка триггеров может помочь автоматизировать процесс эксперимента.
Минимальные требования к компьютеру для работы тренажёра:
- Двухъядерный процессор.
- Тактовая частота процессора – 1,6 ГГц.
- Оперативная память – 2 Гб.
- Свободное место на жестком диске – 80 Гб.
- Видеокарта с 3D-графическим ускорителем, поддержкой ОреnGL, DirectХ, не менее 128 Мб памяти.
- Разрешение экрана — не менее 1280×1024.
- Наличие манипулятора «мышь» или иного указательного устройства (сенcорный экран, трекбол (track ball), тачпад (TouchPad), графический планшет).
- Наличие стандартной клавиатуры или иного устройства ввода (сенсорный экран, графический планшет).