Projektbeschreibung
Höhere Kommunikationssicherheit im Zeitalter der Quanteninformationsverarbeitung
Digitale Kommunikationskanäle abzusichern, ist angesichts der Mengen sensibler Daten, die wir täglich miteinander austauschen, überaus wichtig. Bislang wurde diese Wirkung durch kryptografische Protokolle basierend auf der Annahme erreicht, dass es für Computer sehr schwierig ist, bestimmte mathematische Operationen auszuführen. Mit dem Aufkommen der Quantencomputer wird es jedoch notwendig sein, die klassische Kryptografie zugunsten neuartiger Quantenprotokolle aufzugeben. Der Beweis der in deren Entwicklung involvierten mathematischen Sätze wird eine ziemliche Herausforderung darstellen, da die menschliche Intuition besser an das Denken in der klassischen Welt angepasst und im Reich der Quanten fehleranfälliger ist. Das EU-finanzierte Projekt CerQuS entwickelt neue Verfahren zur Verifizierung der kryptografischen Sicherheit dieser mathematischen Beweise. Es werden neuartige Logik und Softwareinstrumente eingesetzt, die sowohl klassische als auch Quantencomputer absichern.
Ziel
"Digital communication permeates all areas of today's daily life. Cryptographic protocols are used to secure that
communication. Quantum communication and the advent of quantum computers both threaten existing cryptographic
solutions, and create new opportunities for secure protocols. The security of cryptographic systems is normally ensured by
mathematical proofs. Due to human error, however, these proofs often contain errors, limiting the usefulness of said proofs.
This is especially true in the case of quantum protocols since human intuition is well-adapted to the classical world, but not
to quantum mechanics. To resolve this problem, methods for verifying cryptographic security proofs using computers (i.e.
for ""certifying"" the security) have been developed. Yet, all existing verification approaches handle classical cryptography
only - for quantum protocols, no approaches exist.
This project will lay the foundations for the verification of quantum cryptography. We will design logics and software tools
for developing and verifying security proofs on the computer, both for classical protocols secure against quantum computer
(post-quantum security) and for protocols that use quantum communication.
Our main approach is the design of a logic (quantum relational Hoare logic, qRHL) for reasoning about the relationship
between pairs of quantum programs, together with an ecosystem of manual and automated reasoning tools, culminating in
fully certified security proofs for real-world quantum protocols.
As a final result, the project will improve the security of protocols in the quantum age, by removing one possible source of
human error. In addition, the project directly impacts the research community, by providing new foundations in program
verification, and by providing cryptographers with new tools for the verification of their protocols.
"
Wissenschaftliches Gebiet
- natural sciencescomputer and information sciencessoftware
- natural sciencescomputer and information sciencescomputer securitycryptography
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringcomputer hardwarequantum computers
- natural sciencesbiological sciencesecologyecosystems
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-COG - Consolidator GrantGastgebende Einrichtung
52062 Aachen
Deutschland