Criptografía Cuántica y Post-cuántica
Código: 45651Créditos: 5
| Titulación | Tipo | Curso |
|---|---|---|
| Ingeniería de Telecomunicación | OP | 2 |
Profesor/a de contacto
- Nombre :
- Angeles Vazquez Castro
- Correo electrónico :
- angeles.vazquez@uab.cat
Idiomas de los grupos
Puede consultar esta información al final del documento.
Prerrequisitos
La asignatura es en gran medida autocontenida, aunque se recomienda tener conocimientos previos de Teoría de la Comunicación, Teoría Electromagnética, álgebra lineal básica y probabilidad.
Objetivos
Al finalizar la asignatura, el alumnado será capaz de:
- Describir los principios fundamentales de la mecánica cuántica y de la información cuántica relevantes para las comunicaciones.
- Analizar recursos y protocolos cuánticos para comunicaciones seguras.
- Comparar enfoques criptográficos cuánticos y post-cuánticos.
- Evaluar las principales limitaciones tecnológicas de los sistemas de comunicación cuántica terrestres y espaciales.
- Analizar los compromisos entre rendimiento y seguridad en protocolos de comunicación cuánticos y post-cuánticos.
Resultados de aprendizaje
- (CA29) Integrar criptosistemas híbridos (combinando criptografía clásica, cuántica y post-cuántica) en redes complejas de telecomunicaciones, garantizando la continuidad de los servicios, la transición fluida hacia sistemas cuántico-resistentes y su eficiencia energética
- (KA28) Definir los principios fundamentales de la criptografía cuántica, las amenazas que representan las computadoras cuánticas para los sistemas criptográficos clásicos y las soluciones propuestas mediante algoritmos criptográficos post-cuánticos
- (KA29) Reconocer los protocolos basados en física cuántica y algoritmos post-cuánticos, evaluando sus ventajas y limitaciones para su implementación en redes de telecomunicaciones
- (SA40) Diseñar redes de telecomunicaciones que incorporen soluciones de seguridad avanzadas basadas en criptografía cuántica y post-cuántica, asegurando la protección de los datos y la privacidad de los usuarios
- (SA41) Analizar amenazas cuánticas potenciales, algoritmos criptográficos adecuados y estrategias de mitigación para garantizar la seguridad y privacidad en redes de telecomunicaciones
Contenidos
CONTENIDO TEÓRICO
- Fundamentos de mecánica cuántica
- Fundamentos de teoría de la información cuántica
- Recursos cuánticos para comunicaciones y seguridad
- Protocolos criptográficos cuánticos
- Protocolos criptográficos post-cuánticos
- Comunicaciones cuánticas seguras en sistemas espaciales
CONTENIDO PRÁCTICO
La parte práctica de la asignatura consistirá en actividades experimentales realizadas en el Laboratorio Cuántico.
Actividades formativas y Metodología
| Título | Horas | ECTS | Resultados de aprendizaje |
|---|---|---|---|
| Tipo: Autónoma | |||
| Trabajo individual | 50 | 2 | CA29, KA29, SA40, SA41 |
| Tipo: Dirigida | |||
| Clases de teoría | 25 | 1 | CA29, KA28, KA29, SA40, SA41 |
| Prácticas de Laboratorio | 12 | 0,48 | CA29, KA28, KA29 |
| Tipo: Supervisada | |||
| Tutorías | 11 | 0,44 | CA29, KA28, KA29, SA40, SA41 |
La metodología docente de esta asignatura consistirá en:
- Sesiones semanales de dos horas de contenido conceptual.
- Cinco sesiones de aprendizaje práctico basadas en proyectos y experimentos.
Las sesiones de aprendizaje práctico serán obligatorias y deberán realizarse de forma presencial.
Se utilizará el Campus Virtual de la UAB (https://cv.uab.cat/) como plataforma de comunicación y apoyo a la docencia.
El uso de herramientas de inteligencia artificial estará permitido y recomendado como apoyo al aprendizaje. No obstante, el profesorado podrá realizar, de forma aleatoria, preguntas orales individuales y sin acceso a herramientas de IA, con el fin de verificar la comprensión y la autoría del trabajo realizado.
Para las sesiones de aprendizaje práctico, el alumnado trabajará con el equipamiento disponible en el Laboratorio Cuántico y con las herramientas de simulación y análisis que se indiquen.
Evaluación
Actividades de evaluación continuada
| Título | Peso | Horas | ECTS | Resultados de aprendizaje |
|---|---|---|---|---|
| Final exam | 33 | 3 | 0,12 | CA29, KA28, KA29, SA40, SA41 |
| Informes correspondientes a las sesiones prácticas | 34 | 12 | 0,48 | CA29, KA28, KA29, SA40, SA41 |
| Trabajos y actividades propuestos durante las sesiones conceptuales | 33 | 12 | 0,48 | KA28, SA41 |
EVALUACIÓN
La evaluación de la asignatura será continua y constará de tres actividades:
- A. Cuestionario de comprensión de los contenidos conceptuales — 33%
- B. Trabajos y actividades propuestos durante las sesiones conceptuales — 33%
- C. Informes correspondientes a las sesiones prácticas — 34%
La calificación final se calculará mediante la media ponderada anterior siempre que la nota obtenida en cada una de las tres actividades sea igual o superior a 3,0 sobre 10. Si alguna de las actividades obtiene una calificación inferior a 3,0, no se aplicará la media ponderada y la asignatura no podrá superarse mediante compensación con las demás actividades.
Las pruebas correspondientes al apartado A serán individuales. Las actividades de los apartados B y C podrán realizarse en grupo cuando así se indique.
Entregas fuera de plazo
Las entregas realizadas después de la fecha límite tendrán una penalización del 20% de la calificación por cada día de retraso.
Recuperación
El alumnado que haya participado en al menos dos tercios de las actividades de evaluación podrá optar al proceso de recuperación siempre que haya obtenido una calificación final mínima de 3,5.
La recuperación consistirá en:
- una prueba o cuestionario adicional para la parte A;
- un nuevo plazo de entrega para las actividades recuperables del apartado B y/o C.
No se contempla un tratamiento diferenciado para el alumnado que repita la asignatura.
No evaluable
La calificación final será “No evaluable” únicamente cuando el estudiante no haya participado en el proceso de evaluación en los términos establecidos por la normativa académica vigente.
Matrícula de Honor
Podrá otorgarse Matrícula de Honor al alumnado que haya obtenido una calificación final igual o superior a 9,0, teniendo también en cuenta su participación activa y su desempeño global en la asignatura, dentro de los límites establecidos por la normativa vigente.
INTEGRIDAD ACADÉMICA
1. Irregularidades académicas
Sin perjuicio de otras medidas disciplinarias que puedan corresponder y de acuerdo con la normativa académica vigente, cualquier irregularidad que pueda alterar la calificación de una actividad evaluable podrá comportar una calificación de 0 en dicha actividad.
Las actividades calificadas de esta manera no serán recuperables.
Entre otras, se consideran irregularidades:
- copiar total o parcialmente una práctica, informe u otra actividad de evaluación;
- permitir que otro estudiante copie;
- presentar como propio un trabajo realizado total o parcialmente por personas ajenas al grupo;
- presentar materiales de terceros como propios sin la correspondiente atribución;
- utilizar recursos, documentación, dispositivos o herramientas no autorizados durante una prueba individual;
- comunicarse con otros estudiantes durante una prueba individual cuando no esté permitido;
- copiar o intentar copiar durante una prueba de evaluación.
2. Uso de herramientas de inteligencia artificial
El uso de herramientas de inteligencia artificial estará sujeto a las condiciones establecidas para cada actividad.
Cuando su uso esté permitido, el alumnado seguirá siendo responsable de la autoría, veracidad, calidad y justificación del trabajo presentado, y deberá poder explicar y defender oralmente sus resultados cuando el profesorado lo solicite.
3. Verificación oral
El profesorado podrá realizar verificaciones orales individuales de forma aleatoria sobre las actividades entregadas.
El alumnado deberá demostrar un nivel suficiente de comprensión y capacidad para justificar el trabajo presentado. Si la verificación se considera insuficiente, la calificación de la actividad correspondiente se reducirá en un 50%.
4. Consecuencias académicas
En caso de irregularidades académicas, la calificación final quedará limitada según lo establecido en la normativa académica vigente y no será posible superar la asignatura por compensación.
En resumen, copiar, dejar copiar, plagiar o utilizar recursos no autorizados en una actividad de evaluación podrá implicar el suspenso de dicha actividad y, cuando corresponda, de la asignatura.
Bibliografía
Bibliografía básica
- Hayashi, M. Quantum Information Theory: Mathematical Foundation, 2.ª ed., Springer, 2017.
- Wilde, M. M. Quantum Information Theory, 2.ª ed., Cambridge University Press, 2017.
- Nielsen, M. A.; Chuang, I. L. Quantum Computation and Quantum Information, edición del 10.º aniversario, Cambridge University Press, 2010.
Bibliografía complementaria
- 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.
A lo largo del curso se proporcionarán estándares, informes técnicos y artículos científicos relevantes sobre criptografía post-cuántica, distribución cuántica de claves y comunicaciones cuánticas terrestres y espaciales.
Software
Matlab, Python
Grupos e idiomas de la asignatura
La información proporcionada es provisional hasta el 30 de noviembre. A partir de esta fecha, podrá consultar el idioma de cada grupo a través de este enlace. Para acceder a la información, será necesario introducir el CÓDIGO de la asignatura