Kvantumoptikai alkalmazások

HTML
DOWNLOAD

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Kvantumoptikai alkalmazások"

Szebasztián Juhász
6 évvel ezelőtt
Látták:

1 Kvntumoptk lklmzások - Kvntumrdír - QKD - Kvdrtúr - CQKD - Összefonódott állpot (entngled-stte) - Kvntum-teleportácó - Késleltetett válsz (delyed choce) - Hong-Ou-Mndel kísérlet - Lézeres hűtés

2 . Kvntumrdír D D D D D P D P P P

3 A foton állpot és mérés D o 5 o 5 / P D P

4 Detektor jele és rdírozás ( detektor):

5 Mérés eredmény:

6 nylábtágító Lézer B.S. Polrzácó-beállító (polrzácó-sík forgtó) B.S. tükör Lézer-tápegység

7 . QKD (két egyszerű elrendezés) Mért s szükséges ttkosító kód küldése???

8 Kvntumttkosítás I. Mottó: Az Informtkusok ngy álm feltörhetetlen kód. II. Vlágháború ENIGMA A német kódolás szkemberek ezt nnyr feljvították, hogy gykorltlg feltörhetetlen volt. Azonbn 9-ben és 9-ben szövetségeseknek (elsüllyedt tengerlttjárókról) skerült egy-egy gépet zsákmányoln németek tudt nélkül. Ezután skeresen lehllgtták német csptmozgásokt megelőző ttkos hírforglmt. Mndez döntő módon hozzájárult győzelemhez. Alpvető fontosságú volt, hogy mndez német hdvezetés előtt ttokbn mrdjon. És vlóbn, ez Ttok háború ltt mndvégg Ttok mrdt.?? Láthtjuk tehát, hogy nncs %-os bztonság. A postás fejére eshet egy tégl és rejtjelkulcs lletéktelen kezekbe kerülhet.??

9 Kvntumttkosítás II. Vernm kód: h betűt kódoló számhoz más és más véletlenszerűen generált számot dunk, mjd z így kpott szöveget írjuk le, z már nem lesz megfejthető, csk nnk számár k kulcsot s smer. (Glbert Vernm, 98 ) OTP: one tme pd szöveghossz = kulcshossz (bt)?? Hogyn küldjünk ttkos kulcsot?? Kvntumos kulcsgenerálás: kvntumkrptográf (vgy kvntumttkosírás)

10 Kvntumttkosítás III.?? hír?? Jmes Bond e: hír = H = ete t: H = Kulcs: K = Üzenet = Ü = HK H K Ü Szbály:

11 Kvntumttkosítás IV. A CIA hvtlnok z Ü üzenetet z ő ttkos K kulcsávl dekódolj, és így megkpj H* = H hírt: H * K Ü J.B.: Ü H K H * K (H K) H (K K) H Ü K H Mnt említettük Vernm kódolás gykorltlg megfejthetetlen. A gyenge pontj K kulcs eljutttás (megosztás) hírszerzővel. A kockázt z, hogy postás-tégl ffér nem null vlószínűséggel beüthet.

12 Kvntumttkosítás V. Kvntumkrptográf. Az ötlet: Bennett és Brssrd (98). Mgyrul kvntumos kulcsmegosztásnk hívhtnánk. (Quntum Key Dstrbuton scheme). A protokoll neve : BB8. MZ ÁLLAPOTTÁBLA D b c d optk szál b output D Áll pot jele BS bemen et PS PS BS kmenet nput λ/ λ/ λ/ λ/ 5 λ/ 6 λ/ 7 λ/ 8 λ/

13 Kvntumttkosítás VI. D optk szál b output D nput optk szál A ttkos kulcs generálás I. :. A CIA egy cent -es feldobásávl, ( fej-vgy-írás lpon) ksorsolj, hogy melyk bemenetre ( vgy z jelzésűre) engedje fotont.. A CIA ( fej-vgy-írás lpon) ksorsolj zt s, hogy bekpcsolj-e PS-et (-t), vgy nem.. BOND ügynök egy fgán 5 -s érme feldobásávl eldönt, hogy bekpcsolj-e PS t (b-t).

Kvntumttkosítás VII. A ttkos kulcs generálás II. :. A CIA elküld fotont véletlenszerű bemenettel és PS beállítássl és feljegyz bemenet prmétereket ( és b oszlop).. J.B.

14 Kvntumttkosítás VII. A ttkos kulcs generálás II. :. A CIA elküld fotont véletlenszerű bemenettel és PS beállítássl és feljegyz bemenet prmétereket ( és b oszlop).. J.B. feljegyz kmenet prmétereket (c és d).. Telefonon (kár publkus cstornán) kcserélk b és c oszlop értéket.. Mnden páros sor értéket összehsonlítják (ezeket z dtokt beáldozzák). 5. H z dtok megegyeznek, kkor bztos, hogy nem hllgtják le cstornát. Ekkor pártln sorok dt képezk kulcs-ot. 6. H z dtok nem egyeznek meg, kkor bztos, hogy lehllgtják cstornát!!! Dr Devl

15 Kvntumttkosítás VIII. BB8

16 . Kvdrtúr - kommunkácó E~ E t o e E o e t E( r,t ) e ( t ) n n / n

17 . CQKD (vgy CWQKD) Homodn mérés: Sgnl: Locl oszcllátor: I I A detektor jele: (t ) II cos( )

18 Egy konkrét CQKD elrendezés

19 5. Összefonódott állpot (entngled-stte) és Bell-egyenlőtlenég Egy egyszerű gondoltkísérlet: AK CP BP BK CP BP A B C CK BK AK AP A B C AP CK Nncs: (AP,AP), (AK,AK), (BP,BP), stb. Rejtett prméter!!!

20 Korrelácós típusok:. Ok-okozt (cuse & effect) típus:. Közös ok típusú: És még???

21 Bell-egyenlőtlenség I. A: B: + + k k S S k S x k x x Sx Fotonokkl: L H, L L V R H R R V, L L R R H V H V H V H V, H V V H

22 Bell-egyenlőtlenség II. Összefonódott fotonpárok létrehozás: P( E) E E

23 Kísérlet fotonokkl Korrelált fotonok D A C A C D B B Polárszűrők: Polárszűrők beállítás: A: Θ B: Θ C: Θ

24 Bell-egyenlőtlenség III. A () számú foton detektálás H H H P H H V P H V H P V H H P V V V es foton : V P( P P P ) P( ) P P P P( ) P P P? P( ) P( ) P( ) V V H V H V H V V P P P P P P P P?? P P P P P Bell-egyenlőtlenség: P( ) P( ) P( )

25 Bell-egyenlőtlenség IV. P( ) P( ) P( ) Válsztásu nk : és Alklmzzuk Mlus törvényt! P( ) sn ( ) P( ) sn ( ) sn ( ) sn ( ) cos( ) o 5 < 5 esetén sérül Bell-egyenlőtlenség nncs rejtett prméter!!!

26 Kvntum-teleportácó I. A kvntum teleportácó Megvlósításánk vázlt A kvntum teleportácó elv vázlt

27 Kvntum-teleportácó II. A kísérletben három foton szerepel. Jelölje ezeket (), (), (). Az ()-es foton állpotát fogjuk átvnn (teleportáln) tőle ngy távolságr lévő ()-s számú fotonr. Az eljárás protokollj következő: A ()-es és ()-s foton vlmlyen Φ + () összefonódott állpotbn vn. Az ()-es foton állpot ψ(). Az A megfgyelő z () és () fotont (egy nylábosztóvl) összekever. Ennek htásár ()-es foton állpot megváltozk és így megváltozk vele összefonódásbn lévő ()-s foton állpot s. Ezt fotont B megfgyelő mér. A közöl B -vel telefonon egy lklms nformácót. Ennek lpján B elvégez egy mérést ()-s fotonon, melynek eredményeképpen ()-s foton ψ() állpotb kerül. Ezzel ψ állpotot átvttük z () fotonról ()-számúr. Ez kvntumteleportácó.

28 Kvntum-teleportácó III.

29 Kvntum-teleportácó IV. Kvntum teleportácó legutolsó (Távolságcsúcs) megvlósítás szbdtér terjedéssel mles dstnce between Bdlng nd Bejng. (Chn)

30 Kvntum-teleportácó V. Hlbert-tér állpotok: H V A teleportálndó állpot áltlábn legyen: Az összefonódott állpotok terének ortogonáls bázs négy állpotot trtlmz: V V V H H V H H V V H () H H V V () H H V V () H V V H () H V V H V Bell bázs: H H

31 Kvntum-teleportácó VI. ( ) () () k, k k,, () hol: m m m () n ( ) n () k () n,,, () H H V V () H H V V () H V V H () H V V H

32 Kvntum-teleportácó VII. ** Péld: A teleportálndó állpot: V H Legyen ()()-s fotonpár β -es Bell állpotbn: n( ) n() k () () () H V V H V H H V V H V H V H V H V H

33 Kvntum-teleportácó VII. Péld: A teleportálndó állpot: V H Legyen ()()-s fotonpár β -es Bell állpotbn: () H V V H () V H H V V H ( ) (,) H V (,) H V V H (,) V H (,)

34 Késleltetett válsztás

35 PHYSICAL REWIEW LETTERS Vol.8 JANUARY No

36 Kvntumrdír fotonr ll. késleltetett válsztás H H e V V és összefonódott párok : lézer tükör Kvrc lemez HWP pre-kompenzátor dler D PBS HWP e PBS sgnl D p( 5 p( 5 o o D, 5, 5 o o ) ) cos sn HWP p( 5 p( 5 D o o,h ),V )

37 r Nylábosztó klsszkus E E t r r t E E t r r t t r r t t r r t t r r t r t t r rt E E E E r t t r t r t t r E E E E E E E Hong-Ou-Mndel kísérlet I.

38 exp Nylábosztó kvntummechnk modellje (egyfotonos eset) Hong-Ou-Mndel kísérlet II.

39 Kétfotonos effektusok: Hong-Ou-Mndel (987) Hong-Ou-Mndel kísérlet III.

40 Lézeres hűtés Hűtés lézerrel: h E E Atomcspd: kb.: K

41 Látom, de nem hszem.

Hasonló dokumentumok

Mátrixok és determinánsok

Mátrixok és determinánsok Informtik lpji Mátriok és erminánsok számok egyfjt tábláztát mátrink hívjuk. mátriok hsználhtóság igen sokrétő kezdve mtemtikávl, folyttv számítástechnikán és fizikán keresztül, egészen z elektrotechnikáig.