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    Die Hector Fellow Academy stößt innovative Forschungsprojekte in neuen wissenschaftlichen Fragestellungen an.

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.

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