Attestierung zur Verifikation und Validierung im Quantencomputing-Stack

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Jasmin Meinecke; Professor Dr. Jean-Pierre Seifert; Professor Dr. Janik Wolters
• Fachliche Zuordnung: Sicherheit und Verlässlichkeit, Betriebs-, Kommunikations- und verteilte Systeme ; Hardwaresysteme und -architekturen für die Informationstechnik und die Künstliche Intelligenz, Quantentechnische Systeme ; Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 563423354

Cloud-basierte Quantencomputing Software-Stacks sind für eine Vielzahl bekannter und neuer Sicherheitsbedrohungen anfällig. Ziel dieses Projekts ist es, Wege zu erforschen, wie solche Software-Stacks von Beginn an im Bereich des Quantencomputings abgesichert werden können. Um den spezifischen Bedrohungen der QC-Cloud effektiv zu begegnen, kombinieren wir rigoros bewährte Sicherheitsmechanismen aus der klassischen IT-Sicherheit mit nachweislich sicheren Quantenprotokollen. Insbesondere greifen wir auf Maßnahmen aus dem Bereich des klassischen Confidential Computing zurück und adaptieren diese für den Einsatz im Quantencomputing. Zu den zentralen Sicherheitsmechanismen gehören: Attestierung (für die Speicher-authentifizierung) und sog. Physikalisch Unklonbare Funktionen (für die Plattform-authentifizierung). Zusätzlich zu den oben genannten theoretischen Untersuchungen der Sicherheitsparadigmen, d. h. Quanten-Attestierung und Quanten-PUFs, wird das Projekt einen Prototyp als Machbarkeitsnachweis auf einer bestehenden photonischen Quantencomputing Plattform entwickeln. Diese photonische QC-Plattform, steht bei den jeweiligen Projektpartnern bereits zur Verfügung. Dieser Ansatz wird intensiv vom Einsatz photonischer Quantenzustände (sogenannte qumodes) Gebrauch machen, was eine eigene Herausforderung darstellt. Außerdem erlaubt dies uns auch offene Fragen im Hinblick auf Protokollanforderungen zu adressieren, die unabhängig von der zugrundeliegenden Hardware sind. Wichtig ist, dass diesen Untersuchungen Folgendes folgt: Schnittstellen und Spezifikationen auf höherer Ebene für Quanten-Attestierung und Quanten-Plattform-Authentifizierung in einer hardware-agnostischen Weise zu definieren, wodurch der Weg geebnet wird, um diese Primitive in andere bestehende Quanten Cloud-Computing Stacks integrieren zu können.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2514: Quantum Software, Algorithmen und Systeme - Konzepte, Methoden und Werkzeuge für den Quanten-Softwarestack