Bevezetés a kvantum-informatikába és kommunikációba

Bevezetés a kvantum-
informatikába és kommunikációba

Tárgykód	VIHIAV06
Általános infók
Szak	villany és infó
Kredit	2
Tanszék	HIT
Követelmények
Labor	nincs
KisZH	2 db
NagyZH	nincs
Házi feladat	1 db
Vizsga	nincs
Elérhetőségek
Tantárgyi adatlap
Tárgyhonlap

Napjaink számítástechnikai eszközei teljesítőképességük elvi határához érkeztek, mivel az áramköri elemek a jelenlegi technológiával tovább nem csökkenthetők lényegesen. Ugyanakkor egyre több informatikai és távközlési feladat vár megoldásra, melyeket a jelenlegi számítástechnikai kapacitásokkal reménytelen megoldani, csupán szuboptimális megoldások alkalmazhatók. E kettős problémakörre kínál megoldást a kvantummechanikai alapokra épülő ún. kvantum informatika és kommunikáció, mely egyfelől atomi méretekre zsugorítja az áramköri elemeket, másfelől nagyfokú párhuzamosíthatóságot tesz lehetővé, ezáltal lényegesen redukálva a számítási időt, harmadrészt pedig a klasszikus világban szokatlan megoldási lehetőségeket is kínál (pl. teleportálás). A tantárgy célja, hogy bemutatni a kvantum informatikát és a kvantumkommunikáció alkalmazásának lehetőségeit. A kurzus célja elmagyarázni a kvantum áramkörök alapjait és több kvantuminformatikai algoritmust, valamint megvilágítani kvantuminformatika fontosságát és alkalmazhatóságának sokszínűségét. A tárgy röviden ismerteti a gyakorlati megvalósítás alapjait is.

Követelmények

Előtanulmányi rend

• Ajánlott: Valószínűségszámítás

A szorgalmi időszakban

• Az aláírás feltételei:
  • A kis ZH-k sikeres, legalább elégséges (40%) szintű teljesítése.
  • A házi feladat legalább elégséges (40%) szintű teljesítése és leadása.
• Pótlási lehetőségek:
  • A kis ZH-k NEM pótolhatóak.
  • A házi feladat a pótlási hét végéig pótolható, különeljárási díj fejében.

Félévvégi jegy

• A tárgy végső jegye ezen szabályok alapján: 2 x 30% (a zárthelyi dolgozat eredménye) + 40% (házi feladat)

Segédanyagok

• Előadás:
  • 1. Bevezetés
  • 2. Kvantum informatika alapjai (1)
  • 3. Kvantumbit, kvantumregiszter
  • 4. Összefonódás
  • 5. Kvantum informatika alapjai (2)
  • 6. Kvantum informatika alapjai (3)
  • 7. Egyszerű kvantum algoritmusok
  • 8. Kvantum párhuzamosság (1)
  • 9. Kvantum párhuzamosság (2)
  • 10. Infokommunikációs problémák kvantum alapú megoldásai (1)
  • 11. Kvantumkriptográfia gyakorlati alkalmazásai
  • 12. Infokommunikációs problémák kvantum alapú megoldásai (2)
  • 13. Kvantum számítógépek, hol tart ma a világ

• Ajánlott könyvek
  • S. Imre, F. Balázs: Quantum Computing and Communications – An Engineering Approach, Published by John Wiley and Sons Ltd, The Atrium, ** Southern Gate, Chichester, West Sussex PO19 8SQ, England, 2005, ISBN 0-470-86902-X, 283 oldal (néhány példányban kölcsönözhető).

kisZH

1. KisZH

• 2023. ősz KZH1

Vélemények

Az előadásokat Dr. Imre Sándor tartja, általában 20-30 fő szokott összejönni, aminek köszönhetően az órák meglehetősen családias hangulatban telnek. A tananyag megértésének nem(!) előfeltétele a kvantummechanika ismerete, de nem árt, ha az ember magabiztosan alkalmazza a lineáris algebra eszközeit, illetve tisztában van alapvető digitális elektronikai koncepciókkal. Természetesen nem hátrány, ha valaki már hallgatott valamilyen kvantummechanikával kapcsolatos tárgyat, mivel azonban a tárgy erős absztrakciót alkalmaz, néhány posztulátum ismertetése után elvonatkoztathatunk az anyag fizikájától.

Pozitívum, hogy tipikusan nem képletgyűjtemény magolós tárgyról van szó, ehelyett több az intuitívabb, helyenként játékos "mi történik akkor most azzal a fotonnal?" jellegű megközelítés. Ez kell is, mert hiába absztrahálunk, ha nem "látjuk" mi történik közben. Aztán persze folytatjuk a tenzorszorzást :D

A tárgy mélyebb szintű megértése egyébként jóval több időt igényel, mint amire egy 2 kredites tárgynál számít az ember, azonban a követelményrendszer abszolút nem szigorú, és a tanárúr is jóindulatúan pontoz. Emellett általában javítási lehetőség is szokott lenni, tehát bukni nem igazán lehet ebből a tárgyból (egyébként 4-5 osztályzat sem ritka).

Bejárni nem kötelező, de erősen ajánlott, mert egyrészt érdekesek az előadások, másrészt olyan dolgok hangzanak el, amiket máshol nem hall az ember, így a ZH megírása órai jelenlét nélkül már-már ezoterikus képességeket kíván meg (bár könyv az van). A házit szorgalmi időszak végéig kell leadni, amit lehet egyénileg és csoportosan is csinálni. Ez általában esszé jellegű feladat, a témát pedig a félév közepén kiadott "listából" lehet kiválasztani.

Összességében tehát abszolút nem ingyenkredit a tárgy, de ha valaki szeretne egy érdekes, újszerű, bejárós szabvált magának annak tudom ajánlani ezt a tárgyat! Továbbá mivel a témakör jelen technikai tudásunk határait feszegetni, TDK munkához is jó választás lehet.

_{Roland, 2014.02.09. (2013-as kurzus alapján)}