Criptografia Quàntica i Postquàntica
Codi: 45651Crèdits: 5
| Titulació | Tipus | Curs |
|---|---|---|
| Enginyeria de Telecomunicació | OP | 2 |
Professor/a de contacte
- Nom :
- Angeles Vazquez Castro
- Correu electrònic :
- angeles.vazquez@uab.cat
Idiomes dels grups
Podeu consultar aquesta informació al final del document.
Prerequisits
L’assignatura és en gran part autocontinguda, tot i que es recomana tenir coneixements previs de Teoria de la Comunicació, Teoria Electromagnètica, àlgebra lineal bàsica i probabilitat.
Objectius
En finalitzar l’assignatura, l’alumnat serà capaç de:
- Descriure els principis fonamentals de la mecànica quàntica i de la informació quàntica rellevants per a les comunicacions.
- Analitzar recursos i protocols quàntics per a comunicacions segures.
- Comparar enfocaments criptogràfics quàntics i postquàntics.
- Avaluar les principals limitacions tecnològiques dels sistemes de comunicació quàntica terrestres i espacials.
- Analitzar els compromisos entre rendiment i seguretat en protocols de comunicació quàntics i postquàntics.
Resultats d'aprenentatge
- (CA29) Integrar criptosistemes híbrids (combinant criptografia clàssica, quàntica i postquàntica) en xarxes complexes de telecomunicacions, i garantir la continuïtat dels serveis, la transició fluida cap a sistemes resistents a la computació quàntica i la seva eficiència energètica.
- (KA28) Definir els principis fonamentals de la criptografia quàntica, les amenaces que representen les computadores quàntiques per als sistemes criptogràfics clàssics i les solucions proposades mitjançant algoritmes criptogràfics postquàntics.
- (KA29) Reconèixer els protocols basats en física quàntica i algoritmes postquàntics i avaluar-ne els avantatges i les limitacions a l’hora d’implementar-los en xarxes de telecomunicacions.
- (SA40) Dissenyar xarxes de telecomunicacions que incorporin solucions de seguretat avançades basades en criptografia quàntica i post-quàntica, assegurant la protecció de les dades i la privacitat dels usuaris.
- (SA41) Analitzar amenaces quàntiques potencials, algoritmes criptogràfics adequats i estratègies de mitigació per garantir la seguretat i la privacitat en xarxes de telecomunicacions.
Continguts
CONTINGUT TEÒRIC
- Fonaments de mecànica quàntica
- Fonaments de teoria de la informació quàntica
- Recursos quàntics per a comunicacions i seguretat
- Protocols criptogràfics quàntics
- Protocols criptogràfics postquàntics
- Comunicacions quàntiques segures en sistemes espacials
CONTINGUT PRÀCTIC
La part pràctica de l’assignatura consistirà en activitats experimentals realitzades al Laboratori Quàntic.
Activitats formatives i Metodologia
| Títol | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
|---|---|---|---|
| Tipus: Autònoma | |||
| Treball individual | 50 | 2 | CA29, KA29, SA40, SA41 |
| Tipus: Dirigida | |||
| Classes de teoria | 25 | 1 | CA29, KA28, KA29, SA40, SA41 |
| Pràctiques de Laboratori | 12 | 0,48 | CA29, KA28, KA29 |
| Tipus: Supervisada | |||
| Tutories | 11 | 0,44 | CA29, KA28, KA29, SA40, SA41 |
La metodologia docent d’aquesta assignatura consistirà en:
- Sessions setmanals de dues hores centrades en continguts conceptuals.
- Cinc sessions d’aprenentatge pràctic basades en projectes i experiments.
Les sessions d’aprenentatge pràctic seran obligatòries i s’hauran de realitzar de manera presencial.
S’utilitzarà el Campus Virtual de la UAB (https://cv.uab.cat/) com a plataforma de comunicació i suport a la docència.
L’ús d’eines d’intel·ligència artificial estarà permès i recomanat com a suport a l’aprenentatge. Tanmateix, el professorat podrà formular, de manera aleatòria, preguntes orals individuals i sense accés a eines d’IA, amb la finalitat de verificar la comprensió i l’autoria del treball realitzat.
Per a les sessions d’aprenentatge pràctic, l’alumnat treballarà amb l’equipament disponible al Laboratori Quàntic i amb les eines de simulació i anàlisi que indiqui el professorat.
Avaluació
Activitats d'avaluació continuada
| Títol | Pes | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
|---|---|---|---|---|
| Final exam | 33 | 3 | 0,12 | CA29, KA28, KA29, SA40, SA41 |
| Informes corresponents a les sessions pràctiques | 34 | 12 | 0,48 | CA29, KA28, KA29, SA40, SA41 |
| Treballs i activitats proposats durant les sessions conceptuals | 33 | 12 | 0,48 | KA28, SA41 |
AVALUACIÓ
L’avaluació de l’assignatura serà contínua i constarà de tres activitats:
- A. Qüestionari de comprensió dels continguts conceptuals — 33%
- B. Treballs i activitats proposats durant les sessions conceptuals — 33%
- C. Informes corresponents a les sessions pràctiques — 34%
La qualificació final es calcularà mitjançant la mitjana ponderada anterior sempre que la nota obtinguda en cadascuna de les tres activitats sigui igual o superior a 3,0 sobre 10. Si alguna de les activitats obté una qualificació inferior a 3,0, no s’aplicarà la mitjana ponderada i l’assignatura no es podrà superar per compensació amb la resta d’activitats.
Les proves corresponents a l’apartat A seran individuals. Les activitats dels apartats B i C es podran realitzar en grup quan així s’indiqui.
Lliuraments fora de termini
Els lliuraments realitzats després de la data límit tindran una penalització del 20% de la qualificació per cada dia de retard.
Recuperació
L’alumnat que hagi participat en almenys dos terços de les activitats d’avaluació podrà optar al procés de recuperació sempre que hagi obtingut una qualificació final mínima de 3,5.
La recuperació consistirà en:
- una prova o qüestionari addicional per a la part A;
- un nou termini de lliurament per a les activitats recuperables dels apartats B i/o C.
No es preveu un tractament diferenciat per a l’alumnat que repeteixi l’assignatura.
No avaluable
La qualificació final serà “No avaluable” únicament quan l’estudiant no hagi participat en el procés d’avaluació en els termes establerts per la normativa acadèmica vigent.
Matrícula d’Honor
Es podrà atorgar Matrícula d’Honor a l’alumnat que hagi obtingut una qualificació final igual o superior a 9,0, tenint també en compte la seva participació activa i el seu rendiment global en l’assignatura, dins dels límits establerts per la normativa vigent.
INTEGRITAT ACADÈMICA
1. Irregularitats acadèmiques
Sense perjudici d’altres mesures disciplinàries que puguin correspondre i d’acord amb la normativa acadèmica vigent, qualsevol irregularitat que pugui alterar la qualificació d’una activitat avaluable podrà comportar una qualificació de 0 en aquesta activitat.
Les activitats qualificades d’aquesta manera no seran recuperables.
Entre d’altres, es consideren irregularitats:
- copiar totalment o parcialment una pràctica, informe o una altra activitat d’avaluació;
- permetre que un altre estudiant copiï;
- presentar com a propi un treball realitzat totalment o parcialment per persones alienes al grup;
- presentar materials de tercers com a propis sense l’atribució corresponent;
- utilitzar recursos, documentació, dispositius o eines no autoritzats durant una prova individual;
- comunicar-se amb altres estudiants durant una prova individual quan no estigui permès;
- copiar o intentar copiar durant una prova d’avaluació.
2. Ús d’eines d’intel·ligència artificial
L’ús d’eines d’intel·ligència artificial estarà subjecte a les condicions establertes per a cada activitat.
Quan el seu ús estigui permès, l’alumnat continuarà sent responsable de l’autoria, veracitat, qualitat i justificació del treball presentat, i haurà de poder explicar i defensar oralment els seus resultats quan el professorat ho sol·liciti.
3. Verificació oral
El professorat podrà realitzar verificacions orals individuals de manera aleatòria sobre les activitats lliurades.
L’alumnat haurà de demostrar un nivell suficient de comprensió i capacitat per justificar el treball presentat. Si la verificació es considera insuficient, la qualificació de l’activitat corresponent es reduirà en un 50%.
4. Conseqüències acadèmiques
En cas d’irregularitats acadèmiques, la qualificació final quedarà limitada segons el que estableixi la normativa acadèmica vigent i no serà possible superar l’assignatura per compensació.
En resum, copiar, deixar copiar, plagiar o utilitzar recursos no autoritzats en una activitat d’avaluació podrà implicar el suspens d’aquesta activitat i, quan correspongui, de l’assignatura.
Bibliografia
Bibliografia bàsica
- Hayashi, M. Quantum Information Theory: Mathematical Foundation, 2a ed., Springer, 2017.
- Wilde, M. M. Quantum Information Theory, 2a ed., Cambridge University Press, 2017.
- Nielsen, M. A.; Chuang, I. L. Quantum Computation and Quantum Information, edició del 10è aniversari, Cambridge University Press, 2010.
Bibliografia complementària
- Portmann, C.; Renner, R. “Security in Quantum Cryptography,” Reviews of Modern Physics, 94, 025008, 2022.
- Scarani, V. et al. “The Security of Practical Quantum Key Distribution,” Reviews of Modern Physics, 81, 1301–1350, 2009.
Al llarg del curs es proporcionaran estàndards, informes tècnics i articles científics rellevants sobre criptografia postquàntica, distribució quàntica de claus i comunicacions quàntiques terrestres i espacials.
Programari
Matlab, Python
Grups i idiomes de l'assignatura
La informació proporcionada és provisional fins al 30 de novembre. A partir d'aquesta data, podreu consultar l'idioma de cada grup a través d'aquest enllaç. Per accedir a la informació, caldrà introduir el CODI de l'assignatura