Neue Primitive und Protokolle für Funktionalitäten zukünftiger hybrider klassisch-quanten und Quantennetzwerke

Erwartetes Ergebnis:

Es wird erwartet, dass Vorschläge zu einem oder mehreren der folgenden Punkte beitragen:

• Neue Primitive jenseits der Quantenschlüsselverteilung (QKD) für zukünftige hybride klassisch-quanten und Quantennetzwerke, entweder als Quantenäquivalente klassischer Primitive oder als neue Primitive für neue praktische Anwendungen, auch im relativistischen Kontext, wenn relevant, oder als neue Primitive und Protokolle mit modularer, realistischer Integration von Lösungen aus verschiedenen kryptografischen Ansätzen, mit Fokus auf Anwendungen jenseits von QKD und mit schrittweiser Freigabe des Vertrauens in Hardware;
• Analyse der Anwendbarkeit und Stärke der Ergebnisse im Vergleich zu ihrem besten rein klassischen Gegenstück, kritische Analyse der formalen Annahmen und der Leistungs- und Sicherheitsnachweise;
• Untersuchung grundlegender Aspekte von Quanteninformationsverarbeitungsaufgaben, ihrer eventuellen Grenzen; und/oder die Verbindung zwischen Quantencomputing und Kryptographie für Erkenntnisse für stärkere kryptografische Grundlagen;
• Roadmap für Quantenkryptographie und Netzwerkfunktionalitäten.

Umfang:

Die Maßnahme unterstützt die Forschung an neuen Primitiven und Protokollen jenseits von QKD für Sicherheits- und vertrauensbasierte Anwendungen, indem verschiedene kryptografische Ansätze kombiniert und Erkenntnisse aus der Quanteninformationswissenschaft genutzt werden, um überzeugende Fälle von quantenkryptografischem Vorteil zu demonstrieren und grundlegende Ergebnisse zu den einzigartigen Merkmalen von Quantenprotokollen zu erzielen. Ziel ist es, auf der Grundlage von Erkenntnissen aus dem Bereich der realen, angewandten Kryptographie und der Vision aus dem Quantenbereich über zukünftige verschränkungsbasierte Netzwerke die Grundlagen einer neuen Kryptographie zu schaffen, die mittelfristig hybride klassisch-quanten und in Zukunft fast vollständig Quantennetzwerke unterstützen wird. Das Design solcher neuen Grundlagen kann völlig neue Paradigmen erfordern, deren Design unterschiedliche Expertise benötigt.

Der Vorschlag sollte einige der folgenden Bereiche ansprechen und zu einer Roadmap führen:

• Entwicklung von Quantenprimitiven, die ein klassisches Äquivalent haben, von neuen Quantenprimitiven, die klassisch nicht möglich sind (oder ohne vertrauenswürdige Hardware), und von alternativen Lösungen, die Quantenkryptographieprotokolle unter Verwendung klassischer Kryptographielösungen (insbesondere PQC) verbessern, indem verschiedene kryptografische Komponenten flexibel integriert werden, mit einigen vorteilhaften Aspekten wie Leistungsverbesserungen (Laufzeit, Energieverbrauch, geringere Hardwareanforderungen usw.)
• Analyse der Anwendbarkeit und Stärke der Ergebnisse im Vergleich zu ihrem besten rein klassischen Gegenstück, kritische Analyse der formalen Annahmen, rigorose Sicherheitsnachweise, Fall-zu-Fall-Analyse der zusammensetzbaren Sicherheit und der Leistung. Verbindung zwischen Quanteninformationsverarbeitungsaufgaben und Holographie und Übertragung in den kryptografischen Kontext, wie z.B. nicht-lokale Quantenberechnung für Positionsverifikationsschemata und Spoofing-Schemata als Mittel zur Vertrauensbildung, über grundlegende Erkenntnisse über Verschränkung und Quantenkorrelationen; Verbindung zwischen Quantencomputing und Kryptographie, die stärkere kryptografische Grundlagen liefert.
• Entwicklung einer Roadmap für Quantenkryptographie, die Herausforderungen für die technische Realisierung und Skalierung von Anwendungen identifiziert und die Auswirkungen auf die besten Hardware- und Architektureinstellungen für kurz- und langfristige Anwendungen von Quantennetzwerken darstellt.

Vorschläge sollten in ausgewogener Weise Quantenwissenschaftler und Forscher aus PQC mit Erfahrung in realer, angewandter Kryptographie und mit Interesse an Quantenprotokollen und neuen Paradigmen für zukünftige Netzwerke umfassen.