Квантовая криптография

2024/2025

Учебный год

RUS

Обучение ведется на русском языке

5

Кредиты

Кто читает:

Базовая кафедра квантовых технологий Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН

Статус:

Курс обязательный

Когда читается:

4-й курс, 1 модуль

Преподаватель

Молотков Сергей Николаевич

Программа дисциплины

Аннотация

Одноразовые ключи. Критерий Шеннона абсолютной секретности. Квантово-механические запреты на копирование неизвестного квантового состояния. Основные стадии квантовых протоколов распределения ключей. Источники, детекторы, носители. Существующие достижения в квантовой криптографии. Основные протоколы квантового распределения ключей и их реализации: BB84, B92, E91, SARG04, фазово-временное кодирование, дифференциально-фазовое кодирование. Релятивистское квантовое распределение ключей через открытое пространство с синхронизацией и без синхронизации часов на приемной и передающей стороне. Релятивистские квантово-механические запреты на копирование квантовых состояний. Основы математического аппарата. Определение и критерии секретности. Критическая ошибка протоколов квантового распределения ключей. Достижимая информация подслушивателя. Связь с квантовыми пропускными способностями. Индивидуальные и коллективные измерения в квантовой криптографии. Множественность атак подслушивателя, связь атак с пропускными способностями квантового канала. Фундаментальная граница Холево для достижимой классической информации. Исправление ошибок в первичных ключах в квантовой криптографии. Классические энтропии Реньи и их роль в квантовой криптографии. Усиление секретности – классический вариант. Универсальные хэш-функции второго рода, использование в процедурах усиления секретности и коррекции ошибок.

Цель освоения дисциплины

• В семестровом курсе «Квантовая криптография» изучаются основы квантовой криптографии, необходимые для чтения и понимания литературы по данной тематике

Планируемые результаты обучения

• Представляет результаты проведенных физико-математических и прикладных исследований в виде конкретных рекомендаций, выраженных в терминах предметной области
• Использует знания современных проблем и новейших достижений физики в научно-исследовательской работе
• Анализирует, верифицирует, оценивает полноту информации в ходе профессиональной деятельности, при необходимости восполнять и синтезировать недостающую информацию
• Проводит научные эксперименты и/или теоретические (аналитические и имитационные) исследования для их решения поставленных профессиональных задач

Содержание учебной дисциплины

• 1. Одноразовые ключи. Критерий Шеннона абсолютной секретности. Квантово-механические запреты на копирование неизвестного квантового состояния. Основные стадии квантовых протоколов распределения ключей
• 2. Существующие достижения в квантовой криптографии. Основные протоколы квантового распределения ключей и их реализации: BB84, B92, E91, SARG04, фазово-временное кодирование, дифференциально-фазовое кодирование
• 3. Релятивистское квантовое распределение ключей через открытое пространство с синхронизацией и без синхронизации часов на приемной и передающей стороне
• 4. Релятивистские квантово-механические запреты на копирование квантовых состояний.
• 5. Множественность атак подслушивателя, связь атак с пропускными способностями квантового канала. Фундаментальная граница Холево для достижимой классической информации
• 6. Исправление ошибок в первичных ключах в квантовой криптографии. Классические энтропии Реньи и их роль в квантовой криптографии
• 7. Усиление секретности – классический вариант. Универсальные хэш-функции второго рода, использование в процедурах усиления секретности и коррекции ошибок

Элементы контроля

• Эссе
• Домашнее задание

Промежуточная аттестация

• 2024/2025 1st module
  0.5 * Домашнее задание + 0.5 * Эссе

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

• Квантовые системы, каналы, информация, Холево, А. С., 2010

Рекомендуемая дополнительная литература

• Краткий курс теоретической физики, Ландау, Л.Д.,

Авторы

• Панкратова Елена Игоревна
• Молотков Сергей Николаевич