Department Mathematik
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Forschungsgruppe TQA - Veranstaltungen

Wintersemester 2017/18

Seminar: "Aktuelle Kryptographie und Quantencomputer"

Di 12-14, B 252
Ausweichtermin: Di 16-18, B 040.

Inhalt:


(Programm siehe unten)

In diesem Seminar wollen wir mathematisch und technisch fundierte Antworten auf die folgenden aktuellen Fragen finden:

  1. Wie sicher ist die zur Zeit verwendete Kryptographie?
  2. Wie funktioniert ein Quantencomputer? Welche bekannten Verschlüsselungsalgorithmen verlieren an Wert, wenn universelle Quantencomputer zur Verfügung stehen?
  3. Welche Verschlüsselungstechniken sind auch bei einem Einsatz eines universellen Quantencomputers sicher? Wie kann man sich heute schon schützen?
Das Seminar hat die folgenden Themenbereiche:
  • A. Kryptographie
  • B. Quantencomputer, Quantenalgorithmen, Quanteninformation
  • C. Post-Quantum Cryptography
Zu allen drei Bereichen können Themen vergeben werden. Gegebenenfalls wird das Seminar im folgenden Semester fortgesetzt. Typische Vortragsthemen

Für: Das Seminar ist für Bachelor oder Master geeignet. Masterstudenten müssen einen zweiten Vortrag halten, den zweiten Vortrag möglicherweise zu einem anderen Zeitpunkt (Ausweichtermin).

Voraussetzung: Jeder Teilnehmer muss ein Basiswissen über Kryptographie und über elementare Quantenmechanik haben. Dieses Basiswissen ist gegebenenfalls aus den Lehrbüchern vor Seminarbeginn zu erwerben. Zum Basiswissen gehört das Verständnis über die Grundaufgabe der Kryptographie und auch Kenntnisse zur Verschränkung in der Quantenmechanik.

Voranmeldungen mit Priorität für eines der 3 Themenbereiche bitte bald an Martin Schottenloher, martin@schottenloher.de. Es können nur bis zu 13 Teilnehmer aufgenommen werden. Die Zusage erfolgt entsprechend der Eingänge der Anmeldungen. Erste Themen werden noch vor Semesterbeginn vergeben, bzw. sind bereits vergeben (s.u.). Präferenzen bitte bei der Anmeldungen angeben.

Programm

(mit vorläufigen Zeiten bzw. Terminen)

  • 17.10.2017 Vorbesprechung
  • 24.10.2017 Historischer Rückblick und Grundprinzipien der Kryptographie (Bierschneider)
  • 07.11.2017 Informationstheorie und perfekte Geheimhaltung (Renée Thommes)
  • 14.11.2017 RSA-Verschlüsselung und Faktorisierung (Michael Hötzelsperger)
  • 21.11.2017 Vertiefung: Faktorisierung und Erzeugung großer Primzahlen (Aaron Söhnen)
  • 21.11.2017 AES,forward security (Philipp Scheufele)
Weitere zugeordnete Vorträge (Arbeitstitel)
  • Einsatz des diskreten Logarithmus (David Brandes)
  • Einsatz elliptischer Kurven oder Gruppen (Bastian Krämer)
  • Quantenmechanische Prinzipien und Quantencomputer (Lisa Hertle)
  • Einführung des Quantencomputers ohne Quantenmechanik (Elisabeth Krahmer)
  • Quantenalgorithmen: Shor knackt RSA (David Brandes)
  • Hashfunktionen, Signaturen. Sicher gegen QC? Ausblick Blockchain (Josias Brenner)
  • Teleportation und Verschränkung (Armin Eghdami)
  • Thema 1 zu PQC (Eva Hinterreiter)
  • Gitterbasierte Kryptographie (Aaron Söhnen)
  • Thema 3 zu PQC (Philipp Scheufele)
  • Absicherung von Distributed Ledgern gegenüber QC (Sebastian Pirozhkov)

    Quellen (Beispiele, die in unserer Bibliothek als Volltext erhältlich sind):

    • Für die Kryptographie:
      • Buchmann: Einführung in die Kryptographie
    • Für Quantencomputing
      • Homeister: Quantum Computing verstehen
      • Audretsch: Entangled Systems
    • Für Post-Quantum Cryptography: Diverse Originalliteratur.
        Zum Beispiel zusammengefasst in
      • Bernstein/Buchmann/Dahmen: Post-Quantum Cryptography
      • mehr dazu zu finden in den Proceedings zu den jährlich stattfindenden Meetings PQCrypto und den Konferenzen auf Schloß Dagstuhl, siehe Site http://www.pqcrypto.org/

    Weitere Geplante Themen (in den kommenden Semestern)

    • Quantenalgorithmen und Komplexität von Quantenalgorithmen
    • Fusionsalgebren als Werkzeug zum Bau eines Quantencomputers
    Die Inhalte der Seminare in den vergangenen Semestern: Seminare vergangener Semester