Quanteninformation und -Kryptographie - Teil 2

Prof. Jörg Hettel von der Hochschule Kaiserslautern baut auf dem ersten Kurs der Reihe "Quanteninformation und -Kryptographie" (hier Teil 1) auf und stellt in diesem Kurs ein weiteres Schlüsseltauschprotokoll vor. Im Zentrum steht diesmal das physikalische Phänomen der Verschränkung, mit der Information auf völlig neue Art und Weise verarbeitet werden kann. Freuen Sie sich auf eine genauere Betrachtung der Verschränkung und deren Anwendung, wie z.B. im Ekhard-Protokoll oder beim sogenannten Entanglement Swapping.

Seit 23. November 2022 im Selbststudium
Kurssprache: Deutsch
Advanced, Quantum Computing

Kursinformationen

Prof. Jörg Hettel von der Hochschule Kaiserslautern baut auf dem ersten Kurs der Reihe "Quanteninformation und -Kryptographie" (hier Teil 1) auf und stellt in diesem Kurs ein weiteres Schlüsseltauschprotokoll vor. Im Zentrum steht diesmal das physikalische Phänomen der Verschränkung, mit der Information auf völlig neue Art und Weise verarbeitet werden kann. Freuen Sie sich auf eine genauere Betrachtung der Verschränkung und deren Anwendung, wie z.B. im Ekhard-Protokoll oder beim sogenannten Entanglement Swapping.

Für alle, die Qiskit schon kennen, stellen wir in diesem Kurs Jupyter-Notebooks zur Verfügung, mit denen Sie die Rechenbeispiele aus den Videos nachvollziehen können. Sie sind aber keine Voraussetzung für das Verständnis des Kurses und entsprechend auch nicht für die Abschlussprüfung. Wenn Sie Qiskit noch nicht kenenn, können Sie das noch im Selbststudium im Kurs Introduction to Quantum Computing with Qiskit (auf Englisch) nachholen. Allgemeine Hinweise zu den Notebooks entnehmen Sie der Readme und dem Einführungs-Notebook. Die passenden Notebooks finden Sie jeweils unter den Videos und gesammelt am Ende der Kurswochen.

Wichtige Termine im Kurs

Für die deutsche (Potsdamer) Zeitzone rechnen Sie eine Stunde hinzu.

  • Freischaltung Woche 1: 9.11.2022, 07:00 Uhr UTC
  • Freischaltung Woche 2 und Abschlussprüfung: 16.11.2022, 07:00 UTC
  • Abgabefrist für die Abschlussprüfung: 29.11.2022, 23:55 UTC (in der Nacht von Dienstag auf Mittwoch um 0:55 Uhr Potsdamer Zeit)

Lernmaterial

  • Intro

  • Woche 1: Wiederholung BB84, Quantensysteme, physikalische und mathematische Grundlagen:

    in Woche eins unseres Kurses wiederholen wir als Einstieg noch einmal kurz und knapp das BB84-Protokoll, das Sie schon im ersten Teil dieser Kursreihe kennengelernt haben. Dann werden wir uns erst mal einige Grundlagen erarbeiten, um ein besseres Verständnis von dem Phänomen der Verschränkung und ihrer Anwendung in der Quantenkryptographie zu erlangen. Hierzu beschäftigen wir uns mit Qubits und möglichen Messbasen, zusammengesetzten Quantensystemen und einfachen Anwendungen der Verschränkung, wie Shared Randomness, dichte Kodierung und Teleportation. Um die Verschränkung besser charakterisieren zu können werden danach als Grundlagen für die Woche 2 einige mathematische Konzepte eingeführt, wie die Schmidt-Darstellung von Quanten-Systemen, Dichtematrizen und deren partieller Spur.
  • Woche 2: Anwendungen und Protokolle:

    In Woche 2 bauen wir die Grundlagen der ersten Woche weiter aus und arbeiten uns vom Verschränkungsmaß über Entropie und Monogamie zur sogenannten CHSH-Ungleichung vor. Hierbei werden wir auch die Konzepte von Entanglement Swapping und Distillation kennen lernen. Die CHSH-Ungleichung bildet die Grundlage für die Lauscherdetektion beim anschließend vorgestellten Ekert-Protokoll, das auf dem Prinzip der Verschränkung basiert. Zur Abrundung des Kurses werden noch kurz die Prinzipien eines Sicherheitsbeweis und die sogenannte Device-Independent Quantum Key Distribution angesprochen.
  • Abschlussprüfung:

    Die Abschlussprüfung wird mit Woche 2 freigeschaltet. Sie haben dann zwei Wochen Zeit, um sie einzureichen. Die Prüfung ist ein Multiple-Choice-Quiz.
  • I like, I wish:

    Am Ende des Kurses freuen wir uns über ihr Feedback!

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Lernende

Aktuell
Heute
1.401
Kursende
23. November 2022
1.362
Kursstart
9. November 2022
1.182

Anforderungen für Leistungsnachweise

  • Den Leistungsnachweis erhält, wer in der Summe aller benoteten Aufgaben mindestens 50% der Höchstpunktzahl erreicht hat.
  • Die Teilnahmebestätigung erhält, wer auf mindestens 50% der Kursunterlagen zugegriffen hat.

Mehr Informationen finden Sie in den Richtlinien für Leistungsnachweise.

Dieser Kurs wird angeboten von

Prof. Dr. Jörg Hettel

Jörg Hettel ist Professor für internetbasierte Transaktionssysteme an der Hochschule Kaiserslautern. Er arbeitet am Standort Zweibrücken. Er studierte Theoretische Physik und promovierte am Institut für Informationsverarbeitung und Kybernetik an der Universität Tübingen. Neben Vorlesungen aus dem Bereich der Software-Technik hält Prof. Hettel seit über 10 Jahren auch regelmäßig Vorlesungen zu den Themen Quantencomputing und Quanteninformation.