Введение в квантовую криптографию и квантовые вычисления. Часть 1

Курс «Введение в квантовую криптографию и квантовые вычисления» рассчитан на слушателей, занимающихся вопросами, связанными с защитой информации, и желающими с одной стороны оценить угрозу, которую для современных информационных систем представляют квантовые вычисления, а с другой – познакомиться с возможностями, которые предоставляет квантовая связь, и в частности – квантовое распределение ключа. Курс является продолжением курса «Основы квантовой физики и квантовой информатики». Он состоит из двух частей. Первая часть посвящена математическим и физическими принципами работы квантовых вычислительных систем и знакомит с квантовыми алгоритмами, использующимися в криптоанализе. Вторая часть посвящена квантовой связи. В ней изучаются различные протоколы квантовой связи, детали их физической реализации и возможные типы атак. Цель курса состоит в том, чтобы дать слушателям базовое представление о современных системах квантовых вычислений и квантовой связи, необходимое для оценки их роли в задачах защиты информации.

Модуль 1 (неделя 1). Классический и квантовый бит. Урок 1. Как сделать кубит и сколько в нем битов? Урок 2. Описание кубита с помощью сферы Блоха. Измерение кубита. Урок 3. Однокубитные вентили, как повороты сферы Блоха. Модуль 2 (неделя 2). Многокубитные вентили Урок 4. Двухкубитные вентили, квантовые логические схемы, перепутанные кубиты. Урок 5. Смешанные состояния кубитов и сфера Блоха Модуль 3 (неделя 3). Квантовые алгоритмы Урок 6. Алгоритм Дойча и Дойча—Джозса. Урок 7. Квантовые алгоритмы криптоанализа. Модуль 4 (неделя 4). Квантовые вычислительные системы. Часть 1 Урок 8. Параметры квантовых вычислительных систем Урок 9. Атомо-подобные кубиты Модуль 5 (неделя 5). Квантовые вычислительные системы. Часть 2 Урок 10. Сверхпроводящие кубиты Урок 11. Фотонные кубиты Модуль 6 (неделя 6). Квантовое распределения ключа (КРК). Урок 12. Протоколы КРКна основе неортогональных состояний. Урок 13. Протоколы КРК на основе перепутанных состояний. Модуль 7 (неделя 7). Физическая реализация систем КРК Урок 14. Варианты кодирования кубитов Урок 15. Источники фотонов, линии связи, детекторы