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Promotionsprojekte
© Ziad Chaoui

Sicher­heit und Anony­mi­tät in Quantennetzen

Ziad Chaoui – Hector RCD Awardee Anna Pappa

Dank moder­ner Techno­lo­gie ist es heutzu­tage möglich, Geräte zu bauen, die quanten­me­cha­ni­sche Objekte aktiv manipu­lie­ren. Die Verwen­dung von Quanten­ob­jek­ten als Infor­ma­ti­ons­trä­ger hat viele wichtige Auswir­kun­gen auf die zukünf­tige Kommu­ni­ka­tion, da Quanten­in­for­ma­tio­nen genutzt werden können, um perfekte Sicher­heit zu errei­chen und die Effizi­enz von Kommu­ni­ka­ti­ons­net­zen zu steigern. Dieses Forschungs­pro­jekt konzen­triert sich auf die Entwick­lung siche­rer und anony­mer Quanten­kom­mu­ni­ka­ti­ons­pro­to­kolle, um ein zukünf­ti­ges Quanten­in­ter­net zu entwickeln.

Die zweite Quanten­re­vo­lu­tion ist derzeit im Gange. Der techno­lo­gi­sche Fortschritt ermög­licht es uns, Geräte zu bauen, die quanten­me­cha­ni­sche Objekte aktiv manipu­lie­ren und als Infor­ma­ti­ons­trä­ger nutzen. Dieses Forschungs­pro­jekt befasst sich mit den Möglich­kei­ten zur Nutzung von Quanten­in­for­ma­ti­ons­trä­gern, um Kommu­ni­ka­ti­ons­pro­to­kolle für die Zukunft zu entwi­ckeln. Es wird unter­sucht, wie man sicher über Quanten­netze kommu­ni­zie­ren kann, bei gleich­zei­ti­ger Wahrung der Anony­mi­tät für die betei­lig­ten Parteien. Konkret soll erforscht werden, welche Kommu­ni­ka­ti­ons­auf­ga­ben bei der Verwen­dung von Quanten­in­for­ma­ti­ons­trä­gern einen Vorteil in Bezug auf Sicher­heit und Anony­mi­tät haben und für welche spezi­el­len Netzwerk­ar­chi­tek­tu­ren. Ein erster Ansatz besteht darin, bekannte Verfah­ren zwischen zwei Kommu­ni­ka­ti­ons­par­teien ('Quantum Key Distri­bu­tion') auf mehrere Parteien ('Confe­rence Key Agree­ment') zu erwei­tern. Andere Aufga­ben wie 'coin flipping', 'oblivious trans­fer', 'paral­lel genera­tion of keys' und 'secret-sharing', die für die Etablie­rung von Quanten­netz­wer­ken als Kommu­ni­ka­ti­ons­me­dium unerläss­lich sind, werden ebenfalls unter­sucht. Es werden verschie­dene Netzwerk­ar­chi­tek­tu­ren betrach­tet, begin­nend mit Nearest-Neigh­bour-Archi­tek­tu­ren, die für den Einsatz in naher Zukunft am vielver­spre­chends­ten sind. Ziel ist es, die Nutzung der derzei­ti­gen experi­men­tel­len Quanten­res­sour­cen zur Erfül­lung dieser Aufga­ben zu ermög­li­chen, indem sichere und anonyme Proto­kolle entwi­ckelt werden, die gleich­zei­tig durch­führ­bar sind.

Sicherheit und Anonymität in Quantennetzen

Abbil­dung 1: Ein Modell eines Quanten­net­zes. Ziel des Forschungs­pro­jek­tes ist die Entwick­lung siche­rer und effizi­en­ter Quantennetze.

Ziad Chaoui

Techni­sche Univer­si­tät Berlin
   

Betreut durch

Hector RCD Awardee Dr.

Anna Pappa

Physik, Mathe­ma­tik & Informatik

Hector RCD Awardee seit 2020Disziplinen Dr. Anna Pappa