Campus HagenbergInformatik, Kommunikation, Medien

Labs

Research Labs verfolgen zielgerichtet ein umfangreiches Forschungsthema über einen längeren Zeitraum, sie werden von einem oder mehreren Professoren geleitet. In den Research Labs des Studiengangs werden anwendungsorientierte Projekte in jahrgangsübergreifenden Arbeitsgruppen durchgeführt. Die Themen orientieren sich an den Anforderungen aktueller F&E-Projekte. Die Studierenden bereiten sich in den Labs auf die wissenschaftliche Auseinandersetzung mit der Problemstellung ihrer Masterarbeit vor.

Quantum & Post Quantum (qpq) Lab

Zeitraum
Jul 2020
FH Studierende
Michael Aichner, Thomas Grurl, Philipp Guggenberger, Bernd Schmidt, Daniel Vogetseder
FH BetreuerIn
Anna Vymazal, Jürgen Fuß

Quantum

Derzeit beschäftigen wir uns mit der Implementierung, der Simulation und dem Debugging von Quantenalgorithmen. Für diese Aufgaben steht uns mit einer Quantum Learning Machine der Fa. Atos geeignete Hardware - für die aufwendigen Simulationsaufgaben - und Software - für die Entwicklung - zur Verfügung. 

Implementiert wurden bislang verschiedene aktuelle Quantenalgorithmen für modulare Arithmetik (naturgemäß mit Hinblick auf Einsatz im Shor-Algorithmus) sowie reversible Boolean Circuits für verschiedene verkleinerte Varianten der Blockchiffre AES. Für Demonstrationszwecke wurden Angriffe auf zwei dieser Varianten auf Basis des Grover-Algorithmus mit 17 bzw. 33 Qubits implementiert. Diese Algorithmen können für die Simulation und das Debugging als realisitische Anwendungsfälle verwendet werden.

Ein Debugger, den wir derzeit entwickeln, soll es erlauben, bequem Berechnungsschritte in Quantenalgorithmen nachzuvollziehen. Damit soll die Fehlersuche während der Implementierung und später die Verifikation von implementierten Quantenalgorithmen vereinfacht werden.

Für das Erlernen des Umgangs mit Quantenalgorithmen entwickeln wir eine Lernumgebung auf Basis von kaggle.

Im Hinblick auf eine realitätsnahe Simulation ist die Berücksichtigung von Fehlern (Rauschen, ...) wichtig. In Zusammenarbeit mit dem Institute of Integrated Circuits an der JKU arbeiten wir hier an neuen Simulationsmethoden. 

In Zusammenarbeit mit der Universität der Bundeswehr in München wollen wir unsere Implementierungen auf einem Quantencomputer testen, um die Ergebnisse mit den Simulationsergebnissen zu vergleichen.


Post-Quantum

Ein zweiter Themenbereich ist die Implementierung von Quantencomputer-resistenten kryptographischen Verfahren - sog. Post-Quantum-Kryptographie - auf verschiedenen Plattformen. Derzeit untersuchen wir, wie sich PQ-Signaturverfahren für eine Implementierung auf Javacards eignen.