Bevezetés a kvantum informatikába és kommunikációba 2019 tavasz Motivációk + Admin
Elérhetőségek Imre Sándor, Bacsárdi László (SoE) BME Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék IB 121, IB117 quant-course@mcl.hu 463 3261 vagy 463 2556 Infók: http://www.mcl.hu/quantum//courses.html 2019.02.07. 2
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 + 2019.02.07. 3
Segédanyagok (2) Bevezetés a kvantum-informatikába (12 publikus felvétel) http://videotorium.hu/hu/search/any/bevezet%c3%a9s%20a%20k vantum-informatik%c3%a1ba 2019.02.07. 4
Kapcsolódó tárgyak BMETE155206: Kvantumszámítógépek fizikai alapjai Apagyi Barnabás 2019.02.07. 5
CS: 12.15-14.00 (QBF11); Kezdés???? Szünetek: III.21. tavaszi szünet Tanórák Amennyiben az óra nem a megszokott helyen lenne, emailt küldünk a Neptunon keresztül. 2019.02.07. 6
Félévközi számonkérés 1 Nagyházi 1-3 fős csoportokban Feladatkiadás: február 14. Választás: március 7. Beadási határidő: április. 25. http://www.mcl.hu/quantum//courses.html 3 db. kiszh: 02.28 és 04.11 és 05.16 az órán. 3 Osztályzat: i=1 0.2 kzh i + 0.4 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! 2019.02.07. 7
Feladatlistából választás Házi feladat http://www.mcl.hu/quantum//courses.html Saját feladatötlet Kvantumvideo: https://www.youtube.com/watch?v=hyu07x8vapi&feature=y outu.be https://youtu.be/ip21gx05ium https://www.youtube.com/playlist?list=plcx9_fkbjxwsjhabb EqCp9Czi-3Swqpal 2019.02.07. 8
Túl a tárgyon Kvantuminformatikai hírek qnews@ feliratkozás: quant-course@mcl.hu Kvantumkommunikációs tudáskör Csatlakozási lehetőség: quant-course@mcl.hu FACEBOOK https://www.facebook.com/kvantumbit/?fref=ts 2019.02.07. 9
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? 2019.02.07. 10
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 --- 2019.02.07. 11
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 2019.02.07. 12
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 2019.02.07. 13
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!!!!! 2019.02.07. 14
Motivációk If that turns out to be true, I'll quit physics. Max von Laue, Nobel Laureate (1914)
Egy egyszerű kérdés C, B, A, E t 2 t 14 t = 0.3 t 6 t 20 Alma 2019.02.07. 16
Egy egyszerű kérdés C, B, A, E 0.000000000000001% p+,e-,n 0.999999999999999% semmi t 2 t 14 t =2019.II. 7. t = 0 t 6 t 20 Alma 2019.02.07. 17
Mit jelent a 0.000000000000001% 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 2019.02.07. 18
2019.02.07. 19
Első túrórudis kérdés - Mi ez? 2019.02.07. 20
Moore törvénye 1m 1nm Minden 18 hónapban megduplázódik a mikroprocesszorok sebessége KISEBB GYORSABB 2019.02.07. 21
Moore törvénye De meddig? 2019.02.07. 22
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
Játszunk pénzfeldobósat Fej = 0 Írás = 1 Pumukli 0 p 00 0 1 p 10 p 01 p 11 1 2019.02.07. 24
Játszunk két pénzt feldobósat P 00 = p 00 p 00 + p 01 p 10 = 0.5 0 0 p 00 0 p 00 0 p 10 p 01 p 10 p 01 1 p 11 1 p 11 1 2019.02.07. 25
Kvantum pénzfeldobó 1 p = 0.5 0 0 1 p = 0.5 2019.02.07. 26
Mit várunk? 1 0 0 1 2019.02.07. 27
Valami nagyon nem stimmel 1 0 Mit p 00 történik? p 00 + P 00 = p 01 p 10 = 0! 0 1 NOT kapu 2019.02.07. 28
Magyarázatok "Anyone who is not shocked by quantum theory has not understood it." Niels Bohr
Mesében - Az oszthatatlan foton egyszerre két úton haladt 2019.02.07. 30
Rajzban
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 https://www.youtube.com/watch?v=oucy-8c1pca 2019.02.07. 32
Vonjuk le a következtetéseket! "Anyone who is not shocked by quantum theory has not understood it." Niels Bohr
Determinisztikus Turing-féle működés ahogy Newton elképzelte a Világot bölcsi ovi ált. isk. gimn. egyetem dokt. isk. Közbenső állapotok bemenet kimenet 2019.02.07. 34
Valószínűségi Turing-féle működés - ahogy Önök elképzelik a Világot p 00 p 00 p01 p 10 bemenet lehetséges kimenetek 2019.02.07. 35
Kvantum működés és ahogy a Világ valójában működik a -1/2-1/2 00 a 00 a 1/2 1/2 01 a 10 2019.02.07. 36
Alkalmazások
Teleportálás 2019.02.07. 38
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... 2019.02.07. 39
RSA feltörő kvantum áramkör 2019.02.07. 40
Shor-algotitmus és az RSA feltörése O log 3 ( N) 152 000 év 1 sec 2019.02.07. 41
152 000 év 2019.02.07. 42
Shor-algotitmus és az RSA feltörése O log 3 ( N) 152 000 év 1 sec 2019.02.07. 43
Ahogy ma faktorizálunk 15=5 3 2019.02.07. 44
Ahogy ma mások kulcsszétosztanak 2019.02.07. 45
Ahogy mi kulcsszétosztunk - 2014
Ahogy mi kulcsszétosztunk 2015/2016
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 =? 2019.02.07. 48
Ahogy ma adatbázis keresünk Miért örülünk ennek? Informatika: pl. adatbázis kezelés Távközlés: pl. útvonalválasztás, jelfeldolgozás 2019.02.07. 49
Lazításként egy kis infoelmélet
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. 2019.02.07. 51
OK, ezt még lenyeltük, de ilyen állat nincs: 2 db. külön-külön C = 0 kapacitású csatorna ügyesen összekapcsolva mégis képes információt átvinni! 2019.02.07. 52
Hírek a nagyvilágból
IBM kvantum számítógép hozzáférés! 2016: 5 qubit https://quantumexperience.ng.bluemix.net/ 2017: 16 qubit IBM Q Awards: 2018 https://qx-awards.mybluemix.net/ Az IBM a Las Vegas-i CES-en bemutatta a világ első általános célú integrált kvantumszámítógépét, amit nem egy kutatólaborban telepítettek. 2019.01.11 Újdonság 2019!!! 2019.02.07. 54
Microsoft Quantum Developement Kit Kvantum programozási nyelv: Q# Újdonság 2018!!! https://docs.microsoft.com/enus/quantum/index?view=qsharp-preview 2019.02.07. 55
INTEL Újdonság 2018!!! Intel Corporation s 49-qubit quantum computing test chip, code-named Tangle Lake, is unveiled at 2018 CES in Las Vegas. https://www.extremetech.com/computing/261734-intelunveils-new-quantum-computer-declares-quantumbreakthrough 2019.02.07. 56
Google 2018 március https://index.hu/tech/2018/03/07/a_google_ettol_a_csiptol_var ja_a_kvantumszamitogepes_attorest/ 2019.02.07. 57
http://qurope.eu/system/files/u7/93056_quantum%20manifesto_web.pdf 2019.02.07. 58
HunQuTech projekt 2019.02.07. 59
Ne éljenek klasszikusan! Az élet kerek mivoltához nélkülözhetetlen a szuperpozíció. Imre Sándor 2010 2019.02.07. 60
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..." 2019.02.07. 61