Quantentoken Theorie und Anwendungen - Q.TOK; TP-Nötzel: Hardwarenahe Modellierung und Simulationen für Quantentoken-basierte Authentifizierung und sichere Speicherung

Abstract

Ziel des Gesamtprojekts war die Entwicklung und informationstheoretische Analyse grundlegender Protokolle für quantentoken-basierte Authentifizierung und sichere Datenspeicherung unter strenger Berücksichtigung semantischer Sicherheitsanforderungen. Da Verschränkung und Quanteninformation technologisch anspruchsvolle und knappe Ressourcen darstellen, wurde darüber hinaus untersucht, in welchen Anwendungsszenarien Quantentoken im Sinne der Post-Shannon-Theorie einen substanziellen Mehrwert bieten können. Im Fokus standen insbesondere Konstellationen, in denen bereits Quantentoken geringer Größe signifikante informationstheoretische Vorteile jenseits klassischer Shannon-Raten ermöglichen. Ziel war es, die fundamentalen Grenzen solcher Systeme zu charakterisieren und darauf aufbauend ressourceneffiziente Protokolle zu entwickeln. Die Arbeiten erfolgten interdisziplinär in enger Kooperation mit experimentellen Partnergruppen, um eine konsistente theoretische Modellierung und physikalische Realisierbarkeit sicherzustellen. Das Teilprojekt Nötzel bildete die hardwarenahe Säule des Vorhabens. Während im Teilprojekt Boche die informationstheoretische Fundierung von Quantentoken und insbesondere quantenphysikalisch unklonbaren Funktionen (QPUFs) im Mittelpunkt stand, konzentrierte sich das Teilprojekt Nötzel auf die physikalisch motivierte Modellierung, Simulation und Evaluierung quantentoken-basierter Systeme sowie auf die Entwicklung geeigneter Schnittstellen zwischen Hardware und Theorie.