Novos primitivos e protocolos para funcionalidades de futuras redes híbridas clássico-quânticas e quânticas

Resultado Esperado:

Espera-se que as propostas contribuam para um ou mais dos seguintes:

• Novos primitivos além da Distribuição de Chave Quântica (QKD) para futuras redes híbridas clássico-quânticas e quânticas, seja como equivalentes quânticos de primitivos clássicos ou como novos primitivos para novas aplicações práticas, também no cenário relativístico quando relevante, ou como novos primitivos e protocolos com integração modular e realista de soluções de diferentes abordagens criptográficas, com foco em aplicações além da QKD e com liberação gradual da confiança no hardware;
• Análise da aplicabilidade e força dos resultados em comparação com sua melhor contraparte apenas clássica, análise crítica das suposições formais e do desempenho, provas de segurança;
• Investigação de aspectos fundamentais de tarefas de processamento de informação quântica, seus eventuais limites; e/ou a conexão entre computação quântica e criptografia para insights para fundamentos criptográficos mais fortes;
• Roteiro para funcionalidades de criptografia e redes quânticas.

Escopo:

A ação apoia a pesquisa sobre novos primitivos e protocolos além da QKD para aplicações de segurança e baseadas em confiança, combinando diferentes abordagens criptográficas e explorando insights da ciência da informação quântica, para demonstrar casos convincentes de vantagem criptográfica quântica e obter resultados fundamentais sobre as características únicas dos protocolos quânticos. O objetivo é construir, com base em insights do campo da criptografia aplicada e da visão do domínio quântico sobre futuras redes baseadas em emaranhamento, os fundamentos de uma nova criptografia, que apoiará redes híbridas clássico-quânticas de médio prazo e, no futuro, redes quase totalmente quânticas. O design de tais novos fundamentos pode exigir paradigmas inteiramente novos cujo design requer diferentes conhecimentos.

A proposta deve visar algumas das seguintes áreas e levar a um roteiro:

• Desenvolvimento de primitivos quânticos que tenham equivalente clássico, de novos primitivos quânticos não possíveis classicamente (ou sem hardware confiável), e de soluções alternativas que melhorem os protocolos de criptografia quântica usando soluções de criptografia clássica (em particular PQC), incorporando flexivelmente vários componentes criptográficos, com alguns aspectos benéficos, como melhorias de desempenho (tempo de execução, uso de energia, menos requisitos de hardware, etc.)
• Análise da aplicabilidade e força dos resultados em comparação com sua melhor contraparte apenas clássica, análise crítica das suposições formais, provas de segurança rigorosas, análise caso a caso de segurança composable e de desempenho. Conexão entre tarefas de processamento de informação quântica e holografia, e transferência para o contexto criptográfico, como, entre outros, computação quântica não local para esquemas de verificação de posição e esquemas de spoofing como meios de estabelecer confiança, via insights fundamentais sobre emaranhamento e correlações quânticas; conexão entre computação quântica e criptografia fornecendo fundamentos criptográficos mais fortes.
• Desenvolvimento de um roteiro de criptografia quântica, que identifique desafios para a realização técnica e escalonamento de aplicações e apresente as implicações para as melhores configurações de hardware e arquitetura para aplicações de redes quânticas de curto e longo prazo.

As propostas devem incluir, de forma equilibrada, cientistas quânticos e pesquisadores de PQC com experiência em criptografia aplicada e com interesse em protocolos quânticos e novos paradigmas para futuras redes.