Kvantumszámítás és -kommunikáció kutatócsoport
A kvantumtechnológia fejlődése új perspektívákat nyit a számítástechnika, a hálózatok, az információfeldolgozás és a mesterséges intelligencia alapú döntéshozatal területén, ugyanakkor új kibervédelmi fenyegetéseket is jelent társadalmunk számára. Feltételezzük, hogy a (közel)jövőben megépülnek a nagy teljesítményű kvantumszámítógépek, amelyek bizonyos számítási feladatokat hatékonyabban (azaz kevesebb idő- vagy energiafelhasználással) lesznek képesek elvégezni, mint a klasszikus számítógépek. Ez egyrészt egyértelműen pozitív eredmény, amely új lehetőségeket teremt például az optimalizálás, a gyógyszerkutatás vagy a tudományos számítások terén. Másrészt viszont arra is kényszerít bennünket, hogy újratervezzük a kriptográfiai eszköztárunkat, annak érdekében, hogy a ma védett adatok a kvantumkorszak számítógépei számára se legyenek könnyen hozzáférhetők.
A kutatócsoport mindkét oldalra fókuszál: egyrészt kvantum(-alapú, illetve -továbbfejlesztett) algoritmusokat vizsgál, valamint kutatja, hogy a kvantumszámítógépek hogyan és milyen célokra használhatók. Másrészt biztonságos kommunikációs és kriptográfiai protokollokat tervezünk, továbbá biztonságos és univerzális szoftverkomponensek fejlesztésén dolgozunk a kvantumkommunikációs infrastruktúrák (QCI) számára, a kvantumfenyegetés kezelésére. A kutatócsoport szorosan együttműködik a Programozási Nyelvek és Fordítóprogramok Tanszékkel, a Komputeralgebra Tanszékkel és a Természettudományi Karral.
▶ Kvantumszámítástechnika
- Fotonszámítástechnika (pl. boson sampling)
- Kvantumkapu-dekompozíciók
- Kvantumalgoritmusok és optimalizálási módszerek
- Kvantumos gépi tanulás (gépi tanulás kvantumrendszerekhez és kvantumszámítógépeken)
- Unitary designs
- Kvantumszámítógép-emuláció, számításgyorsító technológiák használata szimulációkhoz
- Qubit-alapú programozási nyelv fejlesztése (Qubla)
- Hardverbiztonsági modulok kvantumfelhő-számításokhoz
- Mesterséges intelligencia és szoftverdefiniált hálózatok (SDN) alkalmazása kvantumprojektekben
Kapcsolódó publikációk:
☞ Highly optimized quantum circuits synthesized via data-flow engines
☞ Approaching the theoretical limit in quantum gate decomposition
▶ Kvantumkriptográfia és kvantumkommunikációs infrastruktúrák
- protokolltervezés
- QKD szabványok
- biztonságos kvantumkommunikáció
▶ Poszt-kvantum kriptográfia
- izogénia-alapú sémák
- kriptoanalízis
- Kvantumbites (qubit-alapú) és kvantummódusos (qumode-alapú) számításhoz használható programozási nyelvek tervezése.
- Fordítók, kódoptimalizálók, kapude-kompozitorok (SQUANDER), valamint szimulációs környezetek (Piquasso) fejlesztése kvantumszámításhoz.
- Szimulátorok teljesítményének javítása gyorsítóalapú háttérrendszerekkel (pl. FPGA).
- Kis léptékű fotonikus kvantumszámítógép létrehozása kísérleti célokra.
- Új kvantumbiztos kriptográfiai sémák fejlesztése.
- A meglévő poszt-kvantum kriptográfiai sémák sebezhetőségeinek elemzése.
- Kozsik Tamás (kutatócsoport-vezető, MTMT, Tud-O-Méter)
- Zimborás Zoltán, Rakyta Péter (ELTE TTK)
- Kutas Péter
- Burcsi Péter
- Ligeti Péter
- Száva Antal
- Jóczik Szabolcs
- Kolarovszki Zoltán doktorjelölt
- Bakó Bence doktorandusz
- Kaposi Ágoston doktorandusz
- Gálfi Gergely doktorandusz
- Gregory Reynolds Morse doktorandusz
- Kégli Zoltán doktorandusz
- + diákok
- Kvantuminformatika Nemzeti Laboratórium
- Deploy Advanced Quantum Communication Infrastructure in Hungary (Digital Europe Programme)
- Machine Learning for Quantum (HORIZON-MSCA)
- Hardware Security Module for secure delegated Quantum Cloud Computing (QuantERA)
- MaCro: Mathematics for post-quantum cryptanalysis (CELSA)
- Herausforderungen in der Hardware-Implementirerung von Isogenie-basierten Protokollen
- G. Morse, T. Rybotycki, Á. Kaposi, Z. Kolarovszki, U. Stojčić, T. Kozsik, O. Mencer, M. Oszmaniec, Z. Zimborás, P. Rakyta (2024): High performance Boson sampling simulation via data-flow engines, New Journal of Physics [DOI]
- I. A. Seres, Z. Horváth, P. Burcsi: The Legendre pseudorandom function as a multivariate quadratic cryptosystem: security and applications (2023), AAECC [DOI]
- Á. Kaposi, Z. Kolarovszki, A. Solymos, T. Kozsik, Z. Zimborás (2023): Constructing generalized unitary group designs, International Conference on Computational Science [DOI]
- Zs. I. Tabi, A. Marosits, Zs. Kallus, P. Vaderna, I. Gódor, Z. Zimborás (2021): Evaluation of quantum annealer performance via the massive MIMO problem, IEEE Access [DOI]
- L. De Feo, C. Delpech de Saint Guilhem, T. B. Fouotsa, P. Kutas, A. Leroux, C. Petit, J. Silva, B. Wesolowski (2021): Séta: Supersingular encryption from torsion attacks, International conference on the theory and application of cryptology and information security [DOI]
- Zs. Tabi, K. H. El-Safty, Z. Kallus, P. Hága, T. Kozsik, A. Glos, Z. Zimborás (2020): Quantum optimization for the graph coloring problem with space-efficient embedding, IEEE International Conference on Quantum Computing and Engineering [DOI]
Kozsik Tamás – tamas.kozsik@elte.hu