Generadores cuánticos de números aleatorios

  • Gabriel Senno – Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO), España.

  • Track de Computación e Información Cuántica

Nota: El curso será dictado en Español pero el material de lectura y slides pueden estar en Inglés

Resumen

La capacidad de generar números aleatorios es un recurso fundamental en informática, con importantes aplicaciones en simulación numérica y en criptografía. El carácter inherentemente aleatorio de la mecánica cuántica convierte a los sistemas cuánticos en fuentes ideales de entropía. En los últimos años, este hecho ha impulsado el desarrollo comercial de generadores cuánticos de números aleatorios (QRNG, por sus siglas en inglés) con bit-rates cercanos a su contraparte basada en la (sólo) aparente aleatoriedad de ciertos sistemas clásicos (p. ej. caóticos). Más aún, el carácter no-local de las correlaciones entre sistemas cuánticos entrelazados permite el diseño de QRNGs “independientes del dispositivo” (DI-QRNGs, por sus siglas en inglés) cuya salida se puede certificar impredecible aún para un espía que haya podido alterar el dispositivo de manera maliciosa. En este curso estudiaremos los distintos protocolos para la generación cuántica de números aleatorios, yendo desde el esquema básico detrás de los QRNGs hoy disponibles en la industria a la teoría de DI-QRNG. Por último, discutiremos esquemas semi-DI que, a cambio de relajar levemente las garantías de seguridad que se obtienen con el esquema DI, permiten implementaciones más cercanas a las capacidades tecnológicas actuales.

Temario

Extractores de aleatoriedad • Generadores cuánticos de números aleatorios (QRNG) • No-localidad de Bell • Generación de aleatoriedad privada en el esquema “independiente del dispositivo” (DI-QRNG) • Un balance entre garantías teóricas y facilidad de implementación: el esquema semi-DI.

Prerrequisitos

Nociones básicas de probabilidad, álgebra lineal y teoría de la información.

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