Exzellenzcluster MCQST

Im MCQST Exzellenzcluster arbeiten wir an Fragen der Quantenkommunikation, der Quanteninformationstheorie und unser Blick richtet sich auf Modelle zum analogen Quantum-Computing und zum Turing Quantum-Computing.

In den Bereichen Quantenkommunikation und Quanteninformationstheorie interessiert uns:

  • Charakterisierung von Kanalkapazitäten für Übertragung von Quanteninformation mit und ohne Angreifern
  • Rolle der Verschränkung (Entanglement) für klassische und Quantenkommunikation
  • Leistung mit endlicher Blocklänge für Kommunikationsprotokolle
  • Ressourcentheorie für Quantenkommunikationsnetze
  • Berechenbarkeit von Kapazitätsformeln

In den Bereichen analoges Quanten-Computing und Turing Quanten-Computing interessiert uns:

  • analoge Quantencomputer-Modelle
  • Quanten-Turing-Maschinen
  • Komplexitäts-Blow-up-Verhalten von Turing-Maschinen
  • Vorteile analoger Quantencomputer für physikalische Fragestellungen
  • Vorteile analoger Quantencomputer für die Berechnung von Leistungsparametern für Quanten-Kommunikationssysteme

Auf der Homepage des Munich Center for Quantum Science and Technology finden Sie alle Neuigkeiten und Events.

Weitere Informationen zu den Publikationen finden Sie auch auf der Member-Seite von Prof. Holger Boche beim MQCST.

Literatur zur Quantenkommunikation und Quanteninformationstheorie

Zeitschriftenartikel

Extending Quantum Links: Modules for Fiber- and Memory-Based Quantum Repeaters

  • Autor(en): P. van Loock, W. Alt, C. Becher, O. Benson, H. Boche, C. Deppe, J. Eschner, S. Höfling, D. Meschede, P. Michler, F. Schmidt, H. Weinfurter
  • Zeitschriftentitel: Advancing Quantum Technologies - Chances and Challenges (Band / Volume: Special Issue) - November 2020

Universal superposition codes: Capacity regions of compound quantum broadcast channel with confidential messages 

  • Autor(en): H. Boche, G. Janssen, S. Saeedinaeeni
  • Zeitschriftentitel: Journal of Mathematical Physics (Band / Volume:61) - April 2020

Message transmission over classical quantum channels with a jammer with side information: Correlation as resource, common randomness generation 

  • Autor(en): H. Boche, M. Cai, N. Cai
  • Zeitschriftentitel: Journal of Mathematical Physics  (Band / Volume: 61) - Juni 2020; Seitenangaben Beitrag: 062201 Online

Denial-of-Service Attacks on Communication Systems: Detectability and Jammer Knowledge

  • Autor(en): H. Boche, R.F. Schaefer, H.V. Poor 
  • Zeitschriftentitel: IEEE Transactions on Signal Processing (Band / Volume: 68) - Mai 2020; Seitenangaben Beitrag: 3754-3768

Secure Communication and Identification Systems – Effective Performance Evaluation on Turing Machines 

  • Autor(en):H. Boche, R.F. Schaefer, H.V. Poor
  • Zeitschriftentitel: IEEE Transactions on Information Forensics and Security (Band / Volume: 15) - 2020; Seitenangaben Beitrag: 1013-1025

Identification Capacity of Channels with Feedback: Discontinuity Behavior, Super-Activation, and Turing Computability 

  • Autor(en): H. Boche, R.F. Schaefer, H.V. Poor
  • Zeitschriftentitel: IEEE Transactions on Information Theory - Juni 2020

Secure Storage Capacity under Rate Constraints — Continuity and Super Activation 

  • Autor(en): S. Baur, H. Boche, R.F. Schaefer, H.V. Poor
  • Zeitschriftentitel: IEEE Transactions on Information Forensics and Security (Band / Volume: 15) - 2020; Seitenangaben Beitrag: 959-970

Secure and Robust Identification via Classical-Quantum Channels

  • Autor(en): H. Boche, C. Deppe, A. Winter
  • Zeitschriftentitel: IEEE Transactions on Information Theory (Band / Volume: 65; Heft / Issue: 10) - Oktober 2019; Seitenangaben Beitrag: 6734 - 6749

Universal random codes: capacity regions of the compound quantum multiple-access channel with one classical and one quantum sender

  • Autor(en): H. Boche, G. Janssen, S. Saeedinaeeni
  • Zeitschriftentitel: Quantum Information Processing (Heft / Issue: 18) - Juni 2019

Secret message transmission over quantum channels under adversarial quantum noise: Secrecy capacity and super-activation

  • Autor(en): H. Boche, M. Cai, J. Nötzel, C. Deppe
  • Zeitschriftentitel: Journal of Mathematical Physics  (Heft / Issue: 60) - Juni 2019; Seitenangaben Beitrag: 062202-1 to 062202-39 

Message Transmission Over Classical Quantum Channels With a Jammer With Side Information: Message Transmission Capacity and Resources

  • Autor(en): H. Boche, M. Cai, N. Cai
  • Zeitschriftentitel: IEEE Transactions on Information Theory (Journal volume: 65; Journal issue: 5) - Mai 2019; Seitenangaben Beitrag: 2922 - 2943

Simultaneous transmission of classical and quantum information under channel uncertainty and jamming attacks

  • Autor(en): H. Boche, G. Janssen, S. Saeedinaeeni
  • Zeitschriftentitel: Journal of Math Physics (Band / Volume: 60; Heft / Issue: 2) - Februar 2019; Seitenangaben Beitrag: 29 pages

Konferenzbeiträge

Computability of the Zero-Error capacity with Kolmogorov Oracle

  • Autor(en): H. Boche, C. Deppe:
  • Veranstaltung: 2020 IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT 2020); 21.-26.06.2020

Capacity Regions for Compound Quantum Broadcast Channels with Confidential Messages

  • Autor(en): H. Boche, G. Jannsen, S. Saeedinaeeni
  • Veranstaltung: Munich Conference on Quantum Science and Technology 2020 (MCQST 2020); 06.-08.07.2020

Universal superposition codes: capacity regions of compound quantum broadcast channel with confidential messages

  • Autor(en): H. Boche, G. Janssen, S. Saeedinaeeni
  • Veranstaltung: 2020 IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT 2020); 21.-26.06.2020

Quantum Semantic Security. Munich Conference on Quantum Science and Technology 2020

  • Autor(en): H. Boche, M. Cai, C. Deppe, R. Ferrara, M. Wiese
  • Veranstaltung: Munich Conference on Quantum Science and Technology 2020 (MCQST 2020); 06.-08.07.2020

Semantic Security for Quantum Wiretap Channels

  • Autor(en): H. Boche, M. Cai, C. Deppe, R. Ferrara, M. Wiese
  • Veranstaltung: 2020 IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT 2020); 21.-26.06.2020

On the Algorithmic Computability of Achievability and Converse: ϵ-Capacity of Compound Channels and Asymptotic Bounds of Error-Correcting Codes

  • Autor(en): H. Boche, R.F. Schaefer, H.V. Poor
  • Veranstaltung: 2020 IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT 2020); 21.-26.06.2020

On the ε-Capacity of Finite Compound Channels with Applications to the Strong Converse and Second Order Coding Rate

  • Autor(en): H. Boche, R.F. Schaefer, H.V. Poor
  • Veranstaltung: 54th Annual Conference on Information Sciences and Systems, Princeton University, 2020; CISS; 18-20.03.2020

Robust Transmission over Channels with Channel Uncertainty: An Algorithmic Perspective

  • Autor(en): H. Boche, R.F. Schaefer, H.V. Poor
  • Veranstaltung: 45th International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing, IEEE (ICASSP 2020); 04.-08.05.2020

Simultaneous transmission of classical and quantum information under channel uncertainty and jamming attacks

  • Autor(en): H. Boche, G. Janssen, S. Saeedinaeeni
  • Veranstaltung: 2019 IEEE International Symposium on Information Theory, IEEE, 2019, ISIT 2019

Message Transmission over Classical Quantum Channels with a Jammer with Side Information, Correlation as Resource and Common Randomness Generating

  • Autor(en): H. Boche, M. Cai, N. Cai
  • Veranstaltung: 2019 IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT 2019)

On the Structure of the Capacity Formula for General Finite State Channels with Applications

  • Autor(en): H. Boche, R.F. Schaefer, H.V. Poor
  • Veranstaltung: 2019 IEEE Information Theory Workshop (ITW 2019)

Coding for Non-IID Sources and Channels: Entropic Approximations and a Question of Ahlswede

  • Autor(en): H. Boche, R.F. Schaefer, H.V. Poor
  • Veranstaltung: 2019 IEEE Information Theory Workshop (ITW 2019)

Resource Allocation for Secure Communication Systems: Algorithmic Solvability

  • Autor(en): H. Boche, R.F. Schaefer, H.V. Poor
  • Veranstaltung: 2019 IEEE International Workshop on Information Foresnics and Security, IEEE (WIFS)

Turing Meets Shannon: On the Algorithmic Computability of the Capacitites of Secure Communication Systems

  • Autor(en): H. Boche, R.F. Schaefer, H.V. Poor
  • Veranstaltung: 2019 IEEE International Workshop on Signal Processing Advances in Wireless Communications (SPAWC 2019)

Identification Capacity of Correlation-Assisted Discrete Memoryless Channels: Analytical Properties and Representations

  • Autor(en): H. Boche, R.F. Schaefer, H.V. Poor
  • Veranstaltung: 2019 IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT 2019)

Detectability of Denial-of-Service Attacks on Communication SystemsVeranstaltung

  • Autor(en): H. Boche, R.F. Schaefer, H.V. Poor
  • Veranstaltung: 2019 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP 2019)

On the Computability of the Secret Key Capacity Under Rate Constraints

  • Autor(en): H. Boche, R.F. Schaefer, H.V. Poor
  • Veranstaltung: 2019 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP 2019)

Literatur zu Turing und analoger Berechenbarkeit

Zeitschriftenartikel

Communication under Channel Uncertainty: An Algorithmic Perspective and Effective Construction

  • Autor(en): H. Boche, R.F. Schaefer, H.V. Poor
  • Zeitschriftentitel: IEEE Transactions on Signal Processing (2020)

Turing Computability of Fourier Transforms of Bandlimited and Discrete Signals

  • Autor(en): H. Boche, U.J. Mönich
  • Zeitschriftentitel: IEEE Transactions on Signal Processing (Band / Volume: 68, Heft / Issue:1) - Januar 2020; Seitenangaben Beitrag: 532-547

On the Algorithmic Solvability of Spectral Factorization and Applications

  • Autor(en): H. Boche, V. Pohl
  • Zeitschriftentitel: IEEE Transactions on Information Theory (Band / Volume: 66, Heft / Issue: 7) -  Juli 2020, Seitenangaben Beitrag: 4574-4592

Turing meets circuit theory: Not every continuous-time LTI system can be simulated on a digital computer (zur Veröffentlichung angenommen)

  • Autor(en): H. Boche, V. Pohl
  • Zeitschriftentitel: IEEE Trans. Circuits and Systems-I

Konferenzbeiträge

Optimal Sampling Rate and Bandwidth of Bandlimited Signals - An Algorithmic Perspective

  • Autor(en): H. Boche, U. Mönich
  • Veranstaltung: 45th International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing (ICASSP 2020)

Computability of the Peak Value of Bandlimited Signals

  • Autor(en): H. Boche, U. Mönich
  • Veranstaltung: 45th International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing (ICASSP 2020)

Effective Approximation of Bandlimited Signals and Their Samples

  • Autor(en): H. Boche, U. Mönich
  • Veranstaltung: 45th International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing (ICASSP 2020)

Can Every Analog System be Simulated on a Digital Computer?

  • Autor(en): H. Boche, V. Pohl
  • Veranstaltung: 45th International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing (ICASSP 2020)

Computing Hilbert Transform and Spectral Factorization for Signal Spaces of Smooth Functions

  • Autor(en): H. Boche, V. Pohl
  • Veranstaltung: 45th International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing (ICASSP 2020)

Analytic Properties of Downsampling for Bandlimited Signals

  • Autor(en): H. Boche, U.J. Mönich
  • Veranstaltung: 2019 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP 2019)

Computability of the Fourier Transform and ZFC

  • Autor(en): H. Boche, U.J. Mönich
  • Veranstaltung: 13th International Conference on Sampling Theory and Applications, 2019 (SampTA)

Turing Computability of the Fourier Transform of Bandlimited Functions

  • Autor(en): H. Boche, U.J. Mönich
  • Veranstaltung: 2019 IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT 2019)

On the Fourier Representation of Computable Continuous Signals

  • Autor(en): H. Boche, U.J. Mönich
  • Veranstaltung: 2019 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP 2019)

Analytic Properties of Downsampling for Bandlimited Signals

  • Autor(en): H. Boche, U.J. Mönich
  • Veranstaltung: 2019 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing(ICASSP 2019)

On the Algorithmic Solvability of the Spectral Factorization and the Calculation of the Wiener Filter on Turing Machines

  • Autor(en): H. Boche, V. Pohl
  • Veranstaltung: 2019 IEEE International Symposium on Information Theory ( ISIT 2019)

Veröffentlichung für die breite Öffentlichkeit

In dem Artikel von Frank Fitzek und Holger Boche wurden die zentralen Anforderungen an 6G Kommunikationssysteme und Bezeichnungen zur Quanten Kommunikation diskutiert. Holger Boche hat in seinem MCQST-Vortrag bereits die Performance Anforderungen an Quanten Kommunikationssysteme diskutiert, die sich aus der Entwicklung von 6G Kommunikationssystemen ergeben. Unser Lehrstuhl für Theoretische Informationstechnik an der TU München arbeitet in MCQST aktiv an Grundlagenfragen zur Entwicklung von Quanten Kommunikationssystemen als Bestandteil zukünftiger öffentlicher Kommunikationsnetze.

Erscheinungsdatum 2021

Quantum Communication Networks

der Autoren R. Bassoli, H. Boche, C. Deppe, R. Ferrara, F.H.P. Fitzek, G. Janssen und S. Saeedinaeeni wird Anfang 2021 erhältlich sein.

Dieses Buch bietet ein Tutorium über Quantenkommunikationsnetzwerke. Die Autoren diskutieren aktuelle Paradigmenwechsel in Kommunikationsnetzwerken, die erforderlich sind, um die einfachen Transportideen der vorherrschenden Netzwerke um Rechnen und Speichern zu erweitern. Sie zeigen, wie diese "weichgemachten" Lösungen neue Wege beschreiten, um Latenzzeiten zu reduzieren und die Widerstandsfähigkeit zu erhöhen. Die Autoren diskutieren, wie, obwohl diese Lösungen inhärente Probleme aufgrund der eingeführten Rechenlatenz und des Energieverbrauchs haben, die Probleme durch hybride Kommunikationsnetzwerke mit klassischer Quantenphysik gelöst werden können. Das Buch bringt Quantenvernetzung, Quanteninformationstheorie, Quantencomputing und Quantensimulation zusammen.

© 2021, Hardcover-ISBN 978-3-030-62937-3 (eBook ISBN 978-3-030-62938-0)