-
Курс «Основы квантовой криптографии» рассчитан на студентов, обучающихся по бакалаврским и магистерским программам, связанным с защитой информации, и является продолжением курса «Физические основы квантовой информатики». Он состоит из двух частей. Первая часть знакомит слушателей с математическими и физическими принципами квантовых вычислений и с квантовыми алгоритмами, использующимися в криптоанализе. Вторая часть посвящена квантовой связи. Рассматриваются различные протоколы и квантового распределения ключа, квантовой защищенной прямой связи, аутентификации квантовых сообщений и и т.п., а также принципы их физической реализации.
Цель курса состоит в том, чтобы сформировать у студентов общие представления о методах криптографии и криптоанализа, основанных на фундаментальных законах квантовой физики.
-
Неделя 1. Кубит
Урок 1. Понятие кубита, примеры физических реализаций. Информационная емкость кубитов
Урок 2. Сфера Блоха. Измерение кубита
Урок 3. Однокубитные гейтыНеделя 2. Многокубитные операции и состояния
Урок 4. Двухкубитные гейты, квантовые схемы, перепутанные состояния кубитов
Урок 5. Смешанные состояния кубитов на сфере БлохаНеделя 3. Квантовые алгоритмы
Урок 6. Принцип работы алгоритма Дойча-Джозса
Урок 7. Квантовые алгоритмы, использующиеся в задачах криптоанализаНеделя 4. Квантовые компьютеры. Часть 1
Урок 8. Характеристики квантовых компьютеров
Урок 9. Физическая платформа на атомах и атомо-подобных системахНеделя 5. Квантовые компьютеры. Часть 2
Урок 10. Физическая платформа на сверхпроводящих контурах
Урок 11. Физическая платформа на фотонахНеделя 6. Протоколы квантового распределения ключа (КРК)
Урок 12. Протоколы КРК, использующие неортогональные состояния
Урок 13. Протоколы КРК, использующие перепутанные состоянияНеделя 7. Физика систем КРК
Урок 14. Варианты кодирования кубитов
Урок 15. Элементы систем КРК: источники фотонов, линии связи, детекторыНеделя 8. Ошибки в системах КРК
Урок 16. Источники ошибок, классификация атак
Урок 17. Связь количества взаимной информации с уровнем ошибокНеделя 9. Атаки на системы КРК
Урок 18. Атаки, основанные на ошибках в системах КРК
Урок 19. Атаки, основанные на физических неидеальностяхНеделя 10. Принципы борьбы с PNS и UM атаками
Урок 20. Релятивистский протокол КРК
Урок 21. Протоколы с состояниями-приманками (decoy states)
Урок 22. Протокол SARG04Урок 23. Протокол КРК, основанный на наборе когерентных состояний
Неделя 11. Современные системы КРК
Урок 24. Системы КРК, основанные на квадратурных измерениях
Урок 25. Существующие промышленные и лабораторные образцы систем КРКНеделя 12. Передача квантовой информации с использованием перепутанности
Урок 26. Квантовая телепортация
Урок 27. Квантовый повторитель
Урок 28. Квантовая плотная кодировкаНеделя 13. Альтернативные системы квантовой связи
Урок 29. Квантовые протоколы защищенной прямой связи и аутентификация квантовых сообщений
Урок 30. Квантовое хэширование и квантовые деньги
Урок 31. Квантовый генератор случайных чисел
