«Введение в квантовую криптографию и квантовые вычисления»

Запись на курс

introduction2

Онлайн-курс «Введение в квантовую криптографию и квантовые вычисления»

Курс «Введение в квантовую криптографию и квантовые вычисления» рассчитан на слушателей, занимающихся вопросами, связанными с защитой информации, и желающими с одной стороны оценить угрозу, которую для современных информационных систем представляют квантовые вычисления, а с другой – познакомиться с возможностями, которые предоставляет квантовая связь, и в частности – квантовое распределение ключа. Курс является продолжением курса «Основы квантовой физики и квантовой информатики». Он состоит из двух частей. Первая часть посвящена математическим и физическими принципами работы квантовых вычислительных систем и знакомит с квантовыми алгоритмами, использующимися в криптоанализе. Вторая часть посвящена квантовой связи. В ней изучаются различные протоколы квантовой связи, детали их физической реализации и возможные типы атак.

Цель курса состоит в том, чтобы дать слушателям базовое представление о современных системах квантовых вычислений и квантовой связи, необходимое для оценки их роли в задачах защиты информации.

Модуль 1 (неделя 1). Классический и квантовый бит.

  • Урок 1. Как сделать кубит и сколько в нем битов?
  • Урок 2. Описание кубита с помощью сферы Блоха. Измерение кубита.
  • Урок 3. Однокубитные вентили, как повороты сферы Блоха.

Модуль 2 (неделя 2). Многокубитные вентили

  • Урок 4. Двухкубитные вентили, квантовые логические схемы, перепутанные кубиты.
  • Урок 5. Смешанные состояния кубитов и сфера Блоха

Модуль 3 (неделя 3). Квантовые алгоритмы

  • Урок 6. Алгоритм Дойча и Дойча—Джозса.
  • Урок 7. Квантовые алгоритмы криптоанализа.

Модуль 4 (неделя 4). Квантовые вычислительные системы. Часть 1

  • Урок 8. Параметры квантовых вычислительных систем
  • Урок 9. Атомо-подобные кубиты

Модуль 5 (неделя 5). Квантовые вычислительные системы. Часть 2

  • Урок 10. Сверхпроводящие кубиты
  • Урок 11. Фотонные кубиты

Модуль 6 (неделя 6). Квантовое распределения ключа (КРК).

  • Урок 12. Протоколы КРКна основе неортогональных состояний.
  • Урок 13. Протоколы КРК на основе перепутанных состояний.

Модуль 7 (неделя 7). Физическая реализация систем КРК

  • Урок 14. Варианты кодирования кубитов
  • Урок 15. Источники фотонов, линии связи, детекторы

Модуль 8 (неделя 8). Ошибки при передаче ключа

  • Урок 16. Источники ошибок, классификация атак
  • Урок 17. Связь между уровнем ошибок и утечкой информации

Модуль 9 (неделя 9). Атаки на системы КРК.

  • Урок 18. Атаки, на идеальные системы КРК
  • Урок 19. Атаки, на реальные системы КРК

Модуль 10 (неделя 10). Варианты борьбы с PNS и UM атаками

  • Урок 20 Релятивистский протокол КРК.
  • Урок 21. Протоколы с состояниями-приманками (decoy states).
  • Урок 22. Протокол SARG04.
  • Урок 23. Протокол КРК, основанный на наборе когерентных состояний.

Модуль 11 (неделя 11). Современные системы КРК

  • Урок 24. Системы КРК, основанные на непрерывных переменных
  • Урок 25. Существующие коммерческие и лабораторные системы КРК

Модуль 12 (неделя 12). Использование перепутанности в квантовой связи

  • Урок 26. Квантовая телепортация.
  • Урок 27. Обмен перепутанностью и квантовый повторитель.
  • Урок 28. Квантовая плотная кодировка

Модуль 13 (неделя 13). Другие системы квантовой связи

  • Урок 29. Квантовые протоколы защищенной прямой связи и аутентификация квантовых сообщений
  • Урок 30. Квантовые деньги и квантовое хэширование
  • Урок 31. Квантовые генераторы случайных чисел

Данный курс рекомендуется всем слушателям, обучающимся по направлениям 10.03.01 Информационная безопасность, 10.04.01 Информационная безопасность, 10.05.01 Компьютерная безопасность, 10.05.03 Информационная безопасность автоматизированных систем.

Для успешного прохождения курса необходимы знания в области общей физики, линейной алгебры, теории вероятностей, математической статистики, а также желательно изучение предшествующего курса «Основы квантовой физики и квантовой информатики».

После освоения курса студенты будут: 

  • знать основные принципы квантовых вычислений, физические платформы для их реализации и базовые квантовые алгоритмы, использующиеся в задачах криптоанализа;
  • знать основные протоколы систем квантового распределения ключа;
  • знать основные принципы физической реализации систем квантового распределения ключа и понимать их технические ограничения;
  • знать основные типы атак на протоколы квантового распределения ключа;
  • знать протоколы квантовой защищенной прямой связи, аутентификации квантовых сообщений, квантовой цифровой подписи;
  • знать различные принципы работы квантовых генераторов случайных чисел.
Дата