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In der Übersicht
Quantengeräte zur Verteilung eines sicheren Schlüssels (und zur sicheren Verschlüsselung von Nachrichten) können mithilfe „standardmäßiger“ optischer Komponenten wie Laser, Glasfaser und Photonendetektoren implementiert werden. Diese Quantentechnologie kann daher bereits in der Praxis realisiert und eingesetzt werden. Es bleibt jedoch die Frage, ob es andere Aufgaben aus der Quantenkryptographie und -kommunikation gibt, die gleichermaßen mit „normalen“ photonischen Komponenten umgesetzt werden können und daher heute realisierbar wären? Kürzlich haben Çakan, Goyal, Liu-Zhang und Ribeiro [CGLZR23] vorgeschlagen, mithilfe der Quantenmechanik das kryptografische Problem des Teilens von Geheimnissen zu lösen: Wie kann ein Geheimnis zwischen mehreren Personen geteilt werden, so dass es nur von allen rekonstruiert werden kann? Menschen zusammen? Diese Funktionalität kann z.B. Stellen Sie sicher, dass eine Gruppe von Personen nur gemeinsam Zugang zu einem Tresor hat. Das Teilen von Geheimnissen ist darüber hinaus ein entscheidender Baustein bei komplizierteren kryptografischen Aufgaben wie der elektronischen Abstimmung. Das vorgeschlagene Protokoll zur gemeinsamen Nutzung von Quantengeheimnissen hat – im Gegensatz zur vorherigen „klassischen“ (d. h. Nicht-Quanten-)Version – den Vorteil, dass es resistent gegen Lecks ist. Selbst wenn es einem Angreifer gelingt, an beliebige (klassische) Informationen über die Freigaben zu gelangen, kann er das Geheimnis nicht rekonstruieren. Damit stellt dieses Protokoll ein weiteres Beispiel für Aufgaben dar, die durch die Quantentechnologie ermöglicht werden, ohne sie aber nicht möglich wären. Dieser sehr aktuelle Vorschlag ist vielversprechend, aber derzeit nur ein theoretischer Vorschlag.
Dieses Projekt wird die neue kryptografische Anwendung des leckageresistenten Quantengeheimnisses praktisch machen, ein Experiment vorbereiten und mit einer experimentellen Gruppe zusammenarbeiten, um das neue Protokoll zu zeigen. Wir werden die theoretische Beschreibung des Protokolls so entwickeln, dass es durch „standardmäßige“ optische Komponenten ähnlich der Quantenschlüsselverteilung implementiert werden kann; Wir werden ein Experiment entwerfen und dabei die spezifischen Werkzeuge berücksichtigen, die im Labor der Universität Vigo verfügbar sind. Wir unterstützen die Experimentalgruppe bei der tatsächlichen Umsetzung und beschreiben unsere Ergebnisse in einer wissenschaftlichen Arbeit. Diese Ergebnisse werden daher eine weitere Anwendung der Quantentechnologie in der Kryptographie liefern, die mit der heutigen Technologie realisierbar ist.