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Paper-Current-EN

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Optimizing a Quantum Key Distribution Network using Quantum Annealing

Optimizing a Quantum Key Distribution Network using Quantum Annealing

Bob Godar, Christoph Roch, Jonas Stein
Abstract

Ausgehend vom Use Case 5.2 (PlanQK) wird in Zusammenarbeit mit der deutschen Telekom ein reales, aber anonymisiertes Netzwerk optimiert. Die vorliegende Arbeit umfasst den im Use Case (UC) geforderten quantentechnologischen Ansatz. Die anvisierten Optimierungsziele des UC für dieses Netzwerk bestehen darin, sowohl die Anzahl der Quantum Key Distribution (QKD) Systeme zu minimieren, wie auch die maximale Schlüsselübertragung mittels Quantum Annealing sicherzustellen. Dabei werden die Fälle Zertifikatsaustausch (1->N) und Any-to-Any (N->N) berücksichtigt. Der Zertifikatsaustausch wird durch eine angepasste MST-QUBO (Minimum Spanning Tree) mit fester Wurzel modelliert. Der Any-to-Any Fall wird durch eine selbstkonstruierte QUBO abgedeckt. Hierbei liegt das Augenmerk, neben den Optimierungszielen, auf eine kleinstmögliche Anzahl an Qubits, wie auch auf ein minimales Vorwissen bzgl. des Netzwerks. Darüber hinaus beinhalten beide Fälle aus Sicherheitsgründen die Möglichkeit einer eingeschränkten bzw. größtmöglichen Redundanz zu gewährleisten. Die Redundanz wird ebenfalls durch eine QUBO formuliert. Schlussendlich werden alle QUBO’s mit Hybrid- und QPU-Solver (Quantum Processing Unit) der Firma D-Wave gelöst, um belastbare Ergebnisse zu generieren. 

In progress


QAR-Lab – Quantum Applications and Research Laboratory
Ludwig-Maximilians-Universität München
Oettingenstraße 67
80538 Munich
Phone: +49 89 2180-9153
E-mail: qar-lab@mobile.ifi.lmu.de

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