BMETETMP052

A tárgy címe: 
Bevezetés a kvantuminformatikába és ‑kommunikációba
Elsődleges képzés: 
Fizikus mérnök BSc
Kredit: 
2
A tárgy besorolása: 
választható (a nem kívánt törlendő)
Óraszám - előadás: 
2
Óraszám - gyakorlat: 
0
Óraszám - labor: 
0
Egyéb oktatás: 
???
Számonkérés módja: 
Coursework grade
Egyéb számonkérés: 
kisZH-k, nagy hézi feladat
Félév: 
5
Előtanulmányi feltételek: 
Vektor- és mátrixalgebra, Modern fizika
Tantárgy felelőse: 
Dr. Imre Sándor, egyetemi tanár, MTA lev. tag
További oktatók: 
Tárgyleírás: 
Bevezető tantárgy a kvantummechanika informatikai és távközlési alkalmazásaiba. A Hilbert-tér és a kvantummechanika kapcsolata, egyszerűsített leírás. Kvantuminformatikai jelölések, komplex valószínűségi amplitúdók. A kvantummechanika posztulátumai Kvantumbit és kvantumregiszter, szuperpozíció elve. Ábrázolás a Bloch-gömb segítségével. Alap kvantum kapuk és leírásuk. Összefonódás (entanglement) és hatásai. Környezettel való összefonódás (dekoherencia) és következményei. Mérés: kapcsolat a kvantum és a klasszikus világ között. Mérési technikák: projektív, POVM. Kapcsolat a különböző mérések között. A kvantum interferométer általános leírása. Másolás a kvantumvilágban (No Cloning Theorem). Tetszőleges kvantumbit előállítása alap kvantumkapuk segítségével. Szupersűrűségű tömörítés. Teleportálás. A kvantum párhuzamosság alapjai. A Deutsch-Jozsa-algoritmus leírása. Kvantumkriptográfia és kvantum kulcsszétosztás. A BB84 protokoll működése és megvalósítása. A B92 protokoll működése. A jelenlegi vezetékes kvantum kriptográfiai rendszerek bemutatása. Kvantumkommunikáció alkalmazása az űrtávközlésben. Hatékony keresés rendezetlen adatbázisban: a Grover-algoritmus. Kvantumszámítógép építésének aktuális helyzete: foton, elektron, atom, molekula alapú megközelítések, jelenlegi elképzelések és kutatási irányok.
Ajánlott irodalom: 
Raymond A. Serway, John W. Jewett: Physics for Scientists and Engineers (Cengage Learning; 10th edition, 2018) ISBN 978-1337553278 Herman Gewirtz, Jonathan S. Wolf: Barron's SAT Subject Test in Physics 9th Edition (Barron’s, 2010) ISBN 978-0-7641-4353-3
Kompetenciák: 
a) tudása- Ismeri a klasszikus és modern fizika műszaki-technológiai eljárásokat és alkalmazásokat megalapozó alapvető törvényszerűségeit, fejlődési irányait, és a modern fizikai modelleket.- Ismeri a fizika legfontosabb kapcsolódási pontjait a mérnöki diszciplínákkal, az ehhez kapcsolódó alapvető fogalmakat és összefüggéseket.- Ismeri a műszaki és fizikai problémák számítógépes modellezésének matematikai és informatikai módszereit.- Átlátja a fizikai törvényszerűségek technológiai és gazdasági folyamatokra történő alkalmazásait, valamint a kutatás-fejlesztés és a technológiai innováció folyamatát.- Specializációs szakterületén ismeri az alkalmazott tervezési elveket, technológiákat, speciális anyagokat és mérési eljárásokat.b) képességei- Képes a műszaki-technológiai problémák és a fizikai tudományos eredmények közötti kapcsolat megteremtésére, a két terület alkotó összekapcsolására.- Képes a műszaki problémák és a hozzájuk kapcsolódó fizikai jelenségek megértésére, az ehhez szükséges információgyűjtésre, és a szakirodalom eredményeinek értelmezésére és kreatív alkalmazására.- A modern fizikán alapuló technológiákkal kapcsolatos általános ismeretei felhasználásával választott specializációja területén képes egyes mérnöki feladatok megoldására (tervezés, fejlesztés, üzemeltetés, tanácsadás).- Ismeretei alapján rendelkezik a tudományos-technológiai alapokon nyugvó megalapozott érvelés képességével, ismeretei alapján képes megalapozott véleményt alkotni szakterületéhez kapcsolódó társadalmi, tudományos, technológiai és etikai kérdésekről.- Képes tudásának önálló gyarapítására, a releváns szakirodalom követésére és feldolgozására, és tanulmányainak magasabb szinten történő folytatására.c) attitűdje- Törekszik a tudományos fizikai ismeretek és a műszaki-technológiai alkalmazások közötti összekötő, integráló szerep megteremtésére.- Hitelesen képviseli a természettudományos világnézetet, és alkalmazni tudja a technológia és társadalom viszonylatában.- Nyitott a természettudományos és műszaki továbbképzés irányában.- Elkötelezett új kompetenciák elsajátítására.- Fejleszti, mélyíti szakterületi ismereteit.d) autonómiája és felelőssége- Felelősséggel együttműködik a műszaki, természettudományos és más szakterületek szakembereivel.- Tudatosan vállalja a műszaki-természettudományos terület etikai normáit.- Saját képességeit és munkájának eredményét reálisan értékeli.- Folyamatos tanulással fejleszti kompetenciáit, alkalmassá válva felelősségteljes munkakörök betöltésére.- Tisztában van a tudományos-technológiai kijelentések jelentőségével és következményeivel.