Bevezetés a kvantum informatikába és kommunikációba 2019 tavasz. Motivációk + Admin

Átírás

1 Bevezetés a kvantum informatikába és kommunikációba 2019 tavasz Motivációk + Admin

2 Elérhetőségek Imre Sándor, Bacsárdi László (SoE) BME Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék IB 121, IB vagy Infók:

3 Segédanyagok (1) Segédanyagok: a tantárgy honlapján az előadás fóliák, ezek sorvezetők, tanuláshoz nem elegendők! a tankönyvek jók és érthetőek; a diák az órai anyag átismétlésére jók Könyvek: kölcsönözhetők a könyvtárból

4 Segédanyagok (2) Bevezetés a kvantum-informatikába (12 publikus felvétel) vantum-informatik%c3%a1ba

5 Kapcsolódó tárgyak BMETE155206: Kvantumszámítógépek fizikai alapjai Apagyi Barnabás

6 CS: (QBF11); Kezdés???? Szünetek: III.21. tavaszi szünet Tanórák Amennyiben az óra nem a megszokott helyen lenne, t küldünk a Neptunon keresztül

7 Félévközi számonkérés 1 Nagyházi 1-3 fős csoportokban Feladatkiadás: február 14. Választás: március 7. Beadási határidő: április db. kiszh: és és az órán. 3 Osztályzat: i=1 0.2 kzh i NHF Pótlás: megbeszéljük Az órán feladott apróbb feladatok megoldásával túró rudit és egyéb érdemeket lehet szerezni! Beváltás az utolsó órán. Ha valaki a NHF alapján TDK-ázna, bátran szóljon!

8 Feladatlistából választás Házi feladat Saját feladatötlet Kvantumvideo: outu.be EqCp9Czi-3Swqpal

9 Túl a tárgyon Kvantuminformatikai hírek qnews@ feliratkozás: quant-course@mcl.hu Kvantumkommunikációs tudáskör Csatlakozási lehetőség: quant-course@mcl.hu FACEBOOK

10 Ki, honnan jött? Kezeket fel! Villamos? Info? Másik BME kar? Másik egyetem? Másik galaxis? Ki hallgatott már kvantum informatikáról és/vagy kommunikációról szóló tantárgyat, kurzust?

11 Kérdezzenek!!!! A kérdés típusa Értelmezés buta remek ritka szemét H azt hiszi nem tudja, mert lusta O tudja H nem tudja O tudja H nem tudja O nem tudja H tudja, hogy O nem tudja O nem tudja jegy +++ jegy

12 Egy fólia a múltból Aki nem jár be órára, azt nem ismerem meg, és így nem tudok könnyű kérdéseket feltenni a vizsgán. Azért jobb, ha bejárnak

13 Érzelmi görbe a félév során log(hangulat) Irány az Alfa Centauri! Pofonok Hát ez tök jó! Szép az élet domb! normál Ugye itt viccelnek? Hoppá! Ebben lehet valami. HF árok ZH szakadékok t A teljes képtelenség völgye

14 Túrórudi verseny Páros/páratlan???? Bob Alíz Éva 0; 0.5; 1; 1.5 0; 0.5; 1; 1.5 0; 0.5; 1; 1.5 0; 1; 2; 3; 4 NHF kiváltható egy frappáns versenyfeladat kiagyalásával!!!!!

15 Motivációk If that turns out to be true, I'll quit physics. Max von Laue, Nobel Laureate (1914)

16 Egy egyszerű kérdés C, B, A, E t 2 t 14 t = 0.3 t 6 t 20 Alma

17 Egy egyszerű kérdés C, B, A, E % p+,e-,n % semmi t 2 t 14 t =2019.II. 7. t = 0 t 6 t 20 Alma

18 Mit jelent a % p+,e-,n Ha az atommag diónyi méretű, akkor az elektronok porszemek es 1 km sugarú gömbön belül keringenek. Minden más ezen belül SEMMI! elektron

19

20 Első túrórudis kérdés - Mi ez?

21 Moore törvénye 1m 1nm Minden 18 hónapban megduplázódik a mikroprocesszorok sebessége KISEBB GYORSABB

22 Moore törvénye De meddig?

23 Kísérletezzünk! "There are two possible outcomes: If the result confirms the hypothesis, then you ve made a measurement. If the result is contrary to the hypothesis, then you ve made a discovery. Enrico Fermi

24 Játszunk pénzfeldobósat Fej = 0 Írás = 1 Pumukli 0 p p 10 p 01 p

25 Játszunk két pénzt feldobósat P 00 = p 00 p 00 + p 01 p 10 = p 00 0 p 00 0 p 10 p 01 p 10 p 01 1 p 11 1 p

26 Kvantum pénzfeldobó 1 p = p =

27 Mit várunk?

28 Valami nagyon nem stimmel 1 0 Mit p 00 történik? p 00 + P 00 = p 01 p 10 = 0! 0 1 NOT kapu

29 Magyarázatok "Anyone who is not shocked by quantum theory has not understood it." Niels Bohr

30 Mesében - Az oszthatatlan foton egyszerre két úton haladt

31 Rajzban

32 Versben - Szabó Lőrinc: Dzsuang-Dszi Kétezer évvel ezelőtt Dsuang Dszi, a mester, egy lepkére mutatott. Álmomban mondta, ez a lepke voltam és most egy kicsit zavarban vagyok. Lepke, mesélte, igen, lepke voltam, s a lepke vigan táncolt a napon, és nem is sejtette, hogy ő Dsuang Dszi És felébredtem És most nem tudom, most nem tudom, folytatta eltűnődve, mi az igazság, melyik lehetek: hogy Dsuang Dszi álmodta-e a lepkét vagy a lepke álmodik engemet? álma Én jót nevettem: Ne tréfálj, Dsuang Dszi! Ki volnál? Te vagy: Dsuang Dszi! Te hát! Ő mosolygott: Az álombeli lepke épp így hitte a maga igazát! Ő mosolygott, én vállat vontam. Aztán valami mégis megborzongatott, kétezer évig töprengtem azóta, de egyre bizonytalanabb vagyok, és most már azt hiszem, hogy nincs igazság, már azt, hogy minden kép és költemény, azt, hogy Dsuang Dszi álmodja a lepkét, a lepke őt és mindhármunkat én

33 Vonjuk le a következtetéseket! "Anyone who is not shocked by quantum theory has not understood it." Niels Bohr

34 Determinisztikus Turing-féle működés ahogy Newton elképzelte a Világot bölcsi ovi ált. isk. gimn. egyetem dokt. isk. Közbenső állapotok bemenet kimenet

35 Valószínűségi Turing-féle működés - ahogy Önök elképzelik a Világot p 00 p 00 p01 p 10 bemenet lehetséges kimenetek

36 Kvantum működés és ahogy a Világ valójában működik a -1/2-1/2 00 a 00 a 1/2 1/2 01 a

37 Alkalmazások

38 Teleportálás

39 Az RSA lényege Nyílt kulcsú titkosítás nyilvános titkosító kulcs titkos fejtőkulcs kulcsok előállítása: két nagy prímszám szorzatát felhasználva feltörés: a törzstényezők meghatározása A mai napig nem sikerült bebizonyítani, hogy nincs hatékony algoritmus a feltörésre. Mindenesetre eddig nem sikerült ilyen klasszikus algoritmust találni. EZIDÁIG

40 RSA feltörő kvantum áramkör

41 Shor-algotitmus és az RSA feltörése O log 3 ( N) év 1 sec

42 év

43 Shor-algotitmus és az RSA feltörése O log 3 ( N) év 1 sec

44 Ahogy ma faktorizálunk 15=

45 Ahogy ma mások kulcsszétosztanak

46 Ahogy mi kulcsszétosztunk

47 Ahogy mi kulcsszétosztunk 2015/2016

48 Keresés: Grover-algoritmus Aki keres, talál! De nem mindegy mennyi idő alatt. Rendezetlen adatbázis N különböző elemmel. Klasszikusan N kérés szükséges. Ugyanakkor kvantum módon: O N x =?

49 Ahogy ma adatbázis keresünk Miért örülünk ennek? Informatika: pl. adatbázis kezelés Távközlés: pl. útvonalválasztás, jelfeldolgozás

50 Lazításként egy kis infoelmélet

51 Egy egyszerű csatorna modell (mintha már láttuk volna valahol ) Klasszikus csatorna p ij =½ C=1-H(p)=0 0 C p flip 000 0/1 D Csak redundanciával tartható kordában a hibázás valószínűsége Kvantum csatorna p ij =½ C=1 A p qflip 0 φ > 0 B Bizonyos esetekben egyszerű kódolással HIBAMENTESSÉ tehető

52 OK, ezt még lenyeltük, de ilyen állat nincs: 2 db. külön-külön C = 0 kapacitású csatorna ügyesen összekapcsolva mégis képes információt átvinni!

53 Hírek a nagyvilágból

54 IBM kvantum számítógép hozzáférés! 2016: 5 qubit : 16 qubit IBM Q Awards: Az IBM a Las Vegas-i CES-en bemutatta a világ első általános célú integrált kvantumszámítógépét, amit nem egy kutatólaborban telepítettek Újdonság 2019!!!

55 Microsoft Quantum Developement Kit Kvantum programozási nyelv: Q# Újdonság 2018!!!

56 INTEL Újdonság 2018!!! Intel Corporation s 49-qubit quantum computing test chip, code-named Tangle Lake, is unveiled at 2018 CES in Las Vegas

57 Google 2018 március ja_a_kvantumszamitogepes_attorest/

58

59 HunQuTech projekt

60 Ne éljenek klasszikusan! Az élet kerek mivoltához nélkülözhetetlen a szuperpozíció. Imre Sándor

61 Egy kis olvasnivaló az óra végére és a félév elejére "Amikor odaértem hozzá, egy szivárványt bámult. Az arcán látszott, hogy erősen koncentrál. Mintha még sosem látott volna szivárványt. Vagy mintha ez lenne életében az utolsó. Halkan megszólítottam. - Jó napot, professzor úr. - Nézze csak: szivárvány - szólt vissza, de nem nézett rám. Néztem vele a szivárványt. Nagyon hat az emberre, ha megáll, és nézi. Akkoriban nemigen csináltam ilyesmit. - Nem tudja, ki adott először igazi magyarázatot az eredetére? - kíváncsiskodtam. - Descartes - válaszolta. Majd kis idő múlva felém fordult. - És mit gondol, a szivárványnak melyik feltűnő tulajdonsága ihlette a Descartes-féle matematikai elemzést? - Hát, a szivárvány voltaképpen egy kúpszelet; a színkép színeiben játszó ív, és akkor rajzolódik ki, ha a napfény a szemlélő háta mögül esik a vízcseppekre. - És? - Gondolom, az a felismerés késztette elemzésre, hogy a probléma egyetlen esőcsepp és a geometriai körülmények tekintetbevételével megragadható. - Elfeledkezik ennek a jelenségnek az egyik legfontosabb vonásáról - figyelmeztetett. - Oké, feladom. Ön szerint mi adott ihletet Descartes elemzéséhez? - Szerintem az, hogy szépnek tartotta a szivárványt..."