Opis projektu
Zwiększanie bezpieczeństwa komunikacyjnego w erze komputerów kwantowych
Zapewnienie bezpieczeństwa cyfrowych kanałów komunikacyjnych ma olbrzymie znaczenie, szczególnie w kontekście codziennej wymiany dużej ilości danych wrażliwych. Dotychczas bezpieczeństwo to zapewniały protokoły kryptograficzne, które opierały się na założeniu, że pewne operacje matematyczne są dla komputerów bardzo trudne do wykonania. Jednak pojawienie się komputerów kwantowych z pewnością wymusi porzucenie klasycznych protokołów na rzecz nowych, kwantowych. Udowodnienie twierdzeń matematycznych użytych do ich opracowania będzie jednak nie lada wyzwaniem, bo choć ludzka intuicja całkiem dobrze radzi sobie z procesami rozumowania w ramach rzeczywistości klasycznej to już w dziedzinie kwantowej radzi sobie nieco gorzej. Twórcy finansowanego ze środków UE projektu CerQuS opracowują nowe metody weryfikacji zabezpieczeń kryptograficznych tych matematycznych dowodów. Zastosują oni również nowe narzędzia logiczne i programistyczne do zabezpieczenia komputerów klasycznych jak i kwantowych.
Cel
"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.
"
Dziedzina nauki
- 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
Słowa kluczowe
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-COG - Consolidator GrantInstytucja przyjmująca
52062 Aachen
Niemcy