Jonas Hawellek, M.Sc.

Analyse von Codierungsstrategien für Superdiche Codierung

Art der studentischen Arbeit: Bachelorarbeit, Masterarbeit

Betreuer: Jonas Hawellek

Abteilung: Informationstheorie und Kommunikationssysteme

Superdichte Codierung ist ein Protokoll, das eine Verschränkungsressource nutzt, die zwischen Sender und Empfänger geteilt ist. Dadurch werden klassische Kommunikationsraten erhöht und es können auch Vorteile bei der Sicherheit entstehen.

Wir wollen analysieren, wie sich verschiedene Codierungsstrategien verhalten, wenn Der Übertragungskanal Rauschen aufweist und auch wenn die geteilte Verschränkungsressource nicht perfekt ist.
Der aktuelle Stand der Forschung hat gezeigt, dass es für unterschiedliche Kanäle sehr unterschiedliche Ergebnisse hinsichtlich der optimalen Ausnutzung von Verschränkung und den resulterenden Kommunikationsraten gibt.

Die Konkreten Annahmen für eine solche Analyse können individuell auf Anfrage festgelegt werden. Es ist möglich, dieses Thema praktisch orientiert (mehr Programmierung) oder theoretisch zu bearbeiten.

Eine Übersicht über die Bedrohung durch den Shor-Algorithmus und eine systematische Überprüfung seiner Behandlung in der wissenschaftlichen Literatur

Art der studentischen Arbeit: Bachelorarbeit, Masterarbeit

Betreuer: Jonas Hawellek

Abteilung: Informationstheorie und Kommunikationssysteme

Studierende, die dieses Thema wählen, werden durch das Verständnis und die Erkundung des folgenden Themas geleitet: Im Kontext der Quanteninformation und -berechnung stellte der 1994 von Peter Shor entwickelte Shor-Algorithmus eine Bedrohung für bestehende Kryptosysteme dar, die beispielsweise auf der vermuteten Schwierigkeit des Faktorisierens großer Zahlen basieren. Während die Existenz von Quantencomputern, die die oben genannte Bedrohung (häufig als „Quantum Threat“ bezeichnet) realisieren können, typischerweise nicht in den nächsten Jahren erwartet wird, können potenzielle Cyberangriffe wie das sogenannte „Harvest now, decrypt later“ private Daten, die heute ausgetauscht werden, gefährden, solange die Quantenbedrohung irgendwann in der Zukunft realisiert wird.

Kardinalitätsgrenzen beim Interferenzkanal mit verschränkten Sendern

Art der studentischen Arbeit: Masterarbeit

Betreuer: Jonas Hawellek

Abteilung: Informationstheorie und Kommunikationssysteme

Quantenverschränkung hat sich als wertvolle Ressource in Kommunikationsnetzen herausgestellt. Selbst im klassischen Interferenzkanal mit zwei Sendern und zwei Empfängern lassen sich die erreichbaren Raten durch Shared Entanglement zwischen den Sendern deutlich steigern. Die resultierende Ratenregion wird jedoch mit Hilfsvariablen beschrieben, deren Kardinalitäten unbeschränkt sind.
Ziel dieser Arbeit ist es, Techniken zur Beschränkung solcher Hilfsvariablen im Zusammenhang mit Verschränkung zu untersuchen und diese Techniken auf den Interferenzkanal anzuwenden, um die Kardinalitätsgrenzen herzuleiten.