Kurseinführung

Kurseinführung

Bitte fülle vor Beginn diese kurze Umfrage vor dem Kurs aus – sie hilft uns, unser Angebot und die Nutzererfahrung zu verbessern.

Dieses Training richtet sich an erfahrene und nicht erfahrene Entwicklerinnen und Entwickler, die verstehen möchten, wie Quantencomputing bestehende Kryptographie gefährdet, da neue Quantenalgorithmen in der Lage sind, bestehende Verschlüsselungsverfahren zu brechen.

Die Standardinhalte richten sich konkret an Personen mit Programmierkenntnissen, aber wenig oder keiner Erfahrung in Kryptographie oder Quantenkonzepten. Praktische Python-Beispiele demonstrieren die mathematischen Grundlagen der Kryptographie und können für Experimente genutzt werden, um das Verständnis zu vertiefen. Der Kurs eignet sich auch für alle, die einen allgemeinen Überblick über die Funktionsweise der Quantenkryptographie und ihre Bedeutung in der modernen Welt suchen.

Wer ein tieferes Verständnis sowohl der Quantenphysik als auch der Kryptographie erlangen möchte, sollte unsere erweiterbaren Abschnitte und Präsentationen erkunden, die die grundlegenden mathematischen Konzepte dieses Themas vertiefen.

Im Laufe des Kurses lernen die Teilnehmenden, dass sogar heutige Daten gefährdet sind, da sie jetzt gesammelt und später entschlüsselt werden können. Es wird gezeigt, wie unsere bestehenden Algorithmen kompromittiert werden, und es werden innovative Techniken vorgestellt, die solchen Bedrohungen durch einen agilen Ansatz begegnen.

Wichtige Erkenntnisse aus diesem Kurs

Am Ende dieses Kurses wirst du ein besseres Verständnis haben von:

• Kryptographischen Primitiven, die aktuelle kryptographische Systeme unterstützen:
  • Kryptographisches Hashing
  • Asymmetrische Kryptographie
  • Symmetrische Kryptographie
• Der Quantenbedrohung für klassische Verschlüsselungsverfahren
• Quantensicheren Verschlüsselungsverfahren

Du wirst außerdem die Möglichkeit gehabt haben, einige Python-Beispielcodes auszuführen, die bestimmte Ansätze demonstrieren – wenn du das möchtest.

Abschließend kannst du ein Badge beantragen, indem du eine Prüfung bestehst.

Tipps zur Navigation in diesem Kurs

In diesem Kurs kannst du dein Lerntempo selbst bestimmen. Die Gesamtdauer beträgt ungefähr 6–7 Stunden einschließlich der zusätzlichen Präsentationen und des Ausführens des Beispielcodes – diese Zeit variiert je nach deinen Vorkenntnissen und den Links, denen du folgst. Wenn du den Kurs unterbrechen musst, kannst du jederzeit wieder einsteigen.

Du kannst deinen Fortschritt im Kursmaterial über die Navigation auf der linken Seite des Hauptinhalts verfolgen. Einzelne Lektionen können aufgeklappt werden, um eine Reihe von Themen anzuzeigen, und du kannst zurück zu früheren Themen navigieren.

Zusätzliche Referenzen und Hover-Hilfe sind im gesamten Material hervorgehoben.

Bevor du beginnst

Im Abschnitt Hilfreiche Materialien auf der Kursübersichtsseite ist eine Einführungspräsentation verlinkt.

Diese bietet:

• Eine Einführung in die Kryptographie
• Eine Mathematik-Einführung

Wenn du mit diesen Themen nicht vertraut bist, empfiehlt es sich, diese Präsentation vor dem Start der Lektionen durchzusehen oder bei Bedarf später darauf zurückzugreifen.

Aufbau der Lektionen

Jede Lektion umfasst:

• Eine Einführung mit dem Lernziel der Lektion
• Details zum vorgestellten Kryptographiethema, darunter:
  • Eine Erklärung des Themas und der aktuellen Algorithmen
  • Mathematische Erläuterungen und Beispiele. Einige davon befinden sich in ausklappbaren Abschnitten, die du überspringen kannst, wenn du die mathematischen Details nicht benötigst.
  • Optionale Python-Codebeispiele, die ausgeführt werden können (du musst eingeloggt sein)
  • Risiken durch klassische Computeralgorithmen
  • Risiken durch Quantencomputeralgorithmen
  • Ansätze zur Risikominderung
• Eine Liste der wichtigsten Erkenntnisse aus der Lektion

Python-Beispiele ausführen

Der Python-Code wurde bereits ausgeführt, sodass Lesende, die den Text durchstöbern, die Ergebnisse ohne zusätzliche Schritte sehen können. Dennoch – und insbesondere für diejenigen mit Interesse an Softwareentwicklung – bist du eingeladen, diese Beispiele selbst auszuführen. Du kannst auch mit Eingabeparametern experimentieren und die Prinzipien auf experimentelle Weise erkunden.

Wenn du eine Python-Zelle zum ersten Mal ausführst, wirst du aufgefordert, dich bei IBM Quantum® anzumelden.

Du solltest jede Python-Zelle der Reihe nach ausführen, beginnend am Anfang des Notebooks. Spätere Zellen sind in der Regel von früheren abhängig, die Bibliotheken, Variablen und ähnliches einrichten. Jede Zelle wurde so geschrieben, dass sie nach der Ausführung eine Ausgabe erzeugt.

Wichtig

Die Python-Codebeispiele dienen dazu, die mathematischen Grundlagen der besprochenen Algorithmen zu demonstrieren. Sie sind nicht für den Einsatz als tatsächliche Implementierungen gedacht. Für den realen Einsatz ist es unbedingt erforderlich, gut unterstützte und geprüfte Sicherheitsbibliotheken zu verwenden.

Digitale Zertifizierung

Du hast die Möglichkeit, ein Badge zu erwerben, indem du ausreichend viele Fragen in der Kursabschlussprüfung richtig beantwortest.

Du kannst die Prüfung jederzeit ablegen.

Nächste Schritte nach diesem Kurs

Eine Präsentation (siehe Hilfreiche Materialien in der Kursübersicht) fasst die Inhalte zusammen, die in diesem Kurs behandelt wurden. Du kannst sie herunterladen, um zu einem späteren Zeitpunkt darauf zurückzugreifen.

Weitere Kurse werden entwickelt, die auf dieser Einführung aufbauen und folgende Themen behandeln werden:

• Quantensichere Verschlüsselung in der Praxis einsetzen
• Open-Source-Bibliotheken
• IBM®-Produktangebote, die dabei helfen können