Badania nad protokołami przetwarzania informacji w sieci kwantowej
Kwestie bezpieczeństwa są bez wątpienia bardzo ważne dla współczesnych, wzajemnie powiązanych społeczeństw. W ciągu ostatnich kilku lat dokonano ogromnych inwestycji w technologie kwantowe. Konieczne jest lepsze zrozumienie, w jaki sposób można wykorzystać dostępne zasoby kwantowe i połączyć podejścia teoretyczne z eksperymentalnymi. Finansowany ze środków unijnych projekt IPQNet miał na celu pełne wykorzystanie osiągnięć technologii kwantowej w celu zapewnienia bezpiecznej komunikacji. „Docelowo doprowadzi nas to do bezpieczniejszego społeczeństwa i lepszego zrozumienia potencjału technologii kwantowych w sieciach kwantowych w niedalekiej przyszłości”, wyjaśnia Anna Pappa, koordynatorka projektu IPQNet.
Przekierowywanie zasobów kwantowych w sieciach
Konkretniej zespół projektu zbadał, jak przeprowadzić elementy przetwarzania informacji w sieci kwantowej: ustanowienie niezbędnych stanów kwantowych między węzłami, przekierowanie informacji w obrębie bazowej architektury i wreszcie uruchomienie złożonych protokołów kryptograficznych. Pappa zauważa: „Kwestie te są bardzo ważne dla współczesnego społeczeństwa ze względu na duże inwestycje instytucji publicznych i prywatnych w technologie kwantowe”. Cele projektu IPQNet obejmowały zapewnienie technik weryfikacji zasobów kwantowych, badanie przekierowywania zasobów kwantowych w sieciach w celu uzyskania i udostępnienia niezbędnych stanów kwantowych w określonych topologiach sieci oraz badanie kompozycyjności procedur kwantowych i klasycznych. Pappa mówi, że zespół opracował wstępne wyniki dotyczące weryfikacji zasobów kwantowych, rozszerzając wcześniejsze badania na stany grafowe, a konkretnie na stany absolutnie maksymalnie splątane (ang. absolutely maximally entangled, AME), wykazujące określone typy symetrii. Brak symetrii w ogólnych stanach grafowych nie pozwolił na proste uogólnienie technik, które zespół IPQNet planował zastosować. Zespół skoncentrował się zatem na stanach, które wykazują inny rodzaj symetrii, a które nie były wcześniej badane w kontekście weryfikacji przeciwstawnej.
Bezpieczne głosowanie online
Podczas trwania projektu Pappa uczestniczyła również w tworzeniu obszernego artykułu przeglądowego dotyczącego elektronicznego głosowania z wykorzystaniem technologii kwantowej, który zawiera pierwsze formalne definicje bezpieczeństwa dla takich zastosowań. Prace te przeprowadzono wspólnie z Uniwersytetem w Edynburgu i Uniwersytetem Piotra i Marii Curie w Paryżu (znanym również jako Paryż 6). W artykule wskazuje się na fakt, że komputery kwantowe mogłyby zostać wykorzystane do zwiększenia bezpieczeństwa systemów głosowania online. Mimo że naukowcy zaproponowali kilka schematów, wszystkie okazały się niezupełnie bezpieczne. Praca ta została opublikowana w czasopiśmie Association for Computing Machinery (ACM) Transactions on Quantum Computing. Naukowcy badali również, jak przekierowywać informacje kwantowe w sieci i opublikowali raport Quantum network routing and local complementation, w którym zaproponowano metody wykorzystujące wyniki teoretyczne dotyczące grafów i lokalne operacje kwantowe. W ramach obecnie prowadzonych prac niektóre z metod zaproponowanych w raporcie są implementowane z wykorzystaniem zdalnych serwerów kwantowych. „To był bardzo interesujący projekt, który pokazał, jak można wykorzystać zasoby kwantowe do ominięcia wąskich gardeł w sieciach. Doprowadziło to do nawiązania nowej współpracy z grupami zajmującymi się optyką eksperymentalną, które mają wykazać potencjał wykorzystania sieciowych technologii kwantowych w realistycznych warunkach”, podsumowuje Pappa.
Słowa kluczowe
IPQNet, kwantowy, technologie kwantowe, sieć, bezpieczeństwo
