Bacsárdi László [email protected] Sopron, 2007. november 23.
description
Transcript of Bacsárdi László [email protected] Sopron, 2007. november 23.
![Page 1: Bacsárdi László bacsardi@hit.bme.hu Sopron, 2007. november 23.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062521/56814953550346895db6a4a5/html5/thumbnails/1.jpg)
Kvantuminformatika használata az űrtávközlésben, avagyhazatelefonálhat-e E.T. a fénysebességnél gyorsabban?
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi EgyetemVillamosmérnöki és Informatikai KarHíradástechnikai Tanszék
Bacsárdi László
Sopron, 2007. november 23.
![Page 2: Bacsárdi László bacsardi@hit.bme.hu Sopron, 2007. november 23.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062521/56814953550346895db6a4a5/html5/thumbnails/2.jpg)
Bacsárdi László, 2007. november 23. 2
Tartalom
• A dongó(az űrkorszak 50. évfordulója kapcsán)
• az alma (mi is az a kvantuminformatika)• és a telefonáló E.T. (kvantumkommunikáció az űrtávközlésben)
![Page 3: Bacsárdi László bacsardi@hit.bme.hu Sopron, 2007. november 23.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062521/56814953550346895db6a4a5/html5/thumbnails/3.jpg)
Bacsárdi László, 2007. november 23. 3
Gondolatok az űrkorszakról
• „Képtelenség a Holdra lőni, mert a leghevesebb robbanóanyag sem tud akkorát lőni, hogy eljusson a Holdra”
• „Az űrkutatás merő humbug”
• „Erkölcsi jogunk csak akkor lesz a világűrbe menni, ha megállítottuk az éhezést s a Földön lévő bajokat”
![Page 4: Bacsárdi László bacsardi@hit.bme.hu Sopron, 2007. november 23.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062521/56814953550346895db6a4a5/html5/thumbnails/4.jpg)
Bacsárdi László, 2007. november 23. 4
Gondolatok az űrkorszakról
• „Eljön az idő, amikor olyan szerkezetet építünk, amellyel madarak módjára repülünk keresztül az égbolton, miközben nyugodtan olvashatunk.”(Roger Bacon)
• „A Föld az emberiség bölcsője, de nem maradhatunk örökké bölcsőben”(K. E. Ciolkovszkij)
![Page 5: Bacsárdi László bacsardi@hit.bme.hu Sopron, 2007. november 23.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062521/56814953550346895db6a4a5/html5/thumbnails/5.jpg)
Bacsárdi László, 2007. november 23. 5
Gondolatok az űrkorszakról
„A dongó fizikailag nem lenne képes repülni.
De a dongó ezzel nincs tisztában, úgyhogy továbbra is repül.”
(Mary Kay Ash)
![Page 6: Bacsárdi László bacsardi@hit.bme.hu Sopron, 2007. november 23.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062521/56814953550346895db6a4a5/html5/thumbnails/6.jpg)
Bacsárdi László, 2007. november 23. 6
Az űrkoszak kezdetei
Szptunyik-11957. október 4.
Lajka kutya (Szputnyik-2)1957. november 3.
Gagarin repülése1961. április 12.
John Glenn repülése1962. február 20.
![Page 7: Bacsárdi László bacsardi@hit.bme.hu Sopron, 2007. november 23.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062521/56814953550346895db6a4a5/html5/thumbnails/7.jpg)
Bacsárdi László, 2007. november 23. 7
![Page 8: Bacsárdi László bacsardi@hit.bme.hu Sopron, 2007. november 23.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062521/56814953550346895db6a4a5/html5/thumbnails/8.jpg)
Bacsárdi László, 2007. november 23. 8
Az űrkoszak kezdetei
Explorer-1 (1958.02.01.)
Pioneer-1 (1958.10.11.)
Vanquard-1 (1958.03.01.)
SCORE (1958.12.18.)
Telstar-1 (1962.07.10)
Intelsat-1A (196504.06)
![Page 9: Bacsárdi László bacsardi@hit.bme.hu Sopron, 2007. november 23.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062521/56814953550346895db6a4a5/html5/thumbnails/9.jpg)
Bacsárdi László, 2007. november 23. 9
Magyar részvétel
1946.: Bay Zoltán-féle holdradar-kísérlet
1968. aug 20-21.: amerikai műholdon sikeres műholdátviteli kísérlet
1974.: Interkozmosz-12: fedélzeti elektronika fejlesztése
1980.: Farkas Bertalan űrrepülése (Magyari Béla tartalékűrhajós)
2007.: Charles Simonyi űrutazása
![Page 10: Bacsárdi László bacsardi@hit.bme.hu Sopron, 2007. november 23.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062521/56814953550346895db6a4a5/html5/thumbnails/10.jpg)
Bacsárdi László, 2007. november 23. 10
Űrtávközlés
• Űrhírközlés: a hírközlés része az űrrendszer (részben vagy teljes egészében)
• Űrrendszer: űreszköz + a teljes apparátus• aktív és passzív rendszerek• Pálya alapján: LEO, MEO geoszinkron
![Page 11: Bacsárdi László bacsardi@hit.bme.hu Sopron, 2007. november 23.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062521/56814953550346895db6a4a5/html5/thumbnails/11.jpg)
Bacsárdi László, 2007. november 23. 11
Űrtávközlés
• Szolgáltatás– Pont-pont– Területi elosztó– Globális hírközlés– Műsorszóró rendszerek
![Page 12: Bacsárdi László bacsardi@hit.bme.hu Sopron, 2007. november 23.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062521/56814953550346895db6a4a5/html5/thumbnails/12.jpg)
Bacsárdi László, 2007. november 23. 12
Űrszemét
![Page 13: Bacsárdi László bacsardi@hit.bme.hu Sopron, 2007. november 23.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062521/56814953550346895db6a4a5/html5/thumbnails/13.jpg)
Bacsárdi László, 2007. november 23. 13
Jövő a jelen pillanatban
• Űrszemét
• A világűr semlegessége
• Visszatérés a jövőbe (Holdra)
• Emberes űrutazások
• Alkalmazások
![Page 14: Bacsárdi László bacsardi@hit.bme.hu Sopron, 2007. november 23.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062521/56814953550346895db6a4a5/html5/thumbnails/14.jpg)
Bacsárdi László, 2007. november 23. 14
Mi az a kvantuminformatika?
“Egy misztikum.A misztikum.
Nem értjük, hogy miért működik, de meg tudjuk mondani, hogyan működik.”
(Richard Feynman)
„A kvantummechanika segítségével olyan dolgokat tehetünk, amelyeket korábban lehetetlennek gondoltak”
(Sam Braunstein)
![Page 15: Bacsárdi László bacsardi@hit.bme.hu Sopron, 2007. november 23.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062521/56814953550346895db6a4a5/html5/thumbnails/15.jpg)
Bacsárdi László, 2007. november 23. 15
A bit és a…
• Bit: binary digit (Shannon, 1948)
![Page 16: Bacsárdi László bacsardi@hit.bme.hu Sopron, 2007. november 23.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062521/56814953550346895db6a4a5/html5/thumbnails/16.jpg)
Bacsárdi László, 2007. november 23. 16
Moore-törvény
• Az információt fizikai eszközökben tároljuk, és fizikai folyamatokkal férünk hozzá
• Az információfeldolgozó egységek kapacitáshatárait a fizika törvényei határozzák meg
![Page 17: Bacsárdi László bacsardi@hit.bme.hu Sopron, 2007. november 23.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062521/56814953550346895db6a4a5/html5/thumbnails/17.jpg)
Bacsárdi László, 2007. november 23. 17
a Q-bit
φ = a |0> + b |1>a, b Є C és |a|2+|b|2 = 1
• Q-bit
• Előállítása:– Foton– Elektron spinje
• Összekapcsolva:N = 500
![Page 18: Bacsárdi László bacsardi@hit.bme.hu Sopron, 2007. november 23.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062521/56814953550346895db6a4a5/html5/thumbnails/18.jpg)
Bacsárdi László, 2007. november 23. 18
Posztulátumok
• 1. Állapotleírás• 2. Az időbeli fejlődés unitér transzformáció• 3. A mérési operátoroknak teljesíteniük kell a
teljességi feltételt
• 4. A két rendszerből álló összetett rendszerhez a komponens rendszerek Hilbert-tereinek tenzor szorzata rendelhető
†x x
x
M M I
2121, HHHH
![Page 19: Bacsárdi László bacsardi@hit.bme.hu Sopron, 2007. november 23.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062521/56814953550346895db6a4a5/html5/thumbnails/19.jpg)
Bacsárdi László, 2007. november 23. 19
Kvantum-áramkör
• A kvantum-áramkör a kvantum algoritmusok leggyakoribb megadási módja.
• Egy algoritmus általános felépítése:
![Page 20: Bacsárdi László bacsardi@hit.bme.hu Sopron, 2007. november 23.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062521/56814953550346895db6a4a5/html5/thumbnails/20.jpg)
Bacsárdi László, 2007. november 23. 20
Miért is jó ez nekünk?
• Kvantum teleportáció• Kvantum párhuzamosság• Kvantum kulcsszétosztás• Matematikai problémák gyors megoldása• Nincs másolás
![Page 21: Bacsárdi László bacsardi@hit.bme.hu Sopron, 2007. november 23.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062521/56814953550346895db6a4a5/html5/thumbnails/21.jpg)
Bacsárdi László, 2007. november 23. 21
Kvantumtitkosítás
• Nyílt kulcsú titkosítás– kulcsok előállítása: két nagy prímszám szorzatát
felhasználva– feltörés: a törzstényezők meghatározása
• A mai napig nem sikerült bebizonyítani, hogy nincs hatékony algoritmus a titkosítás feltörésére.
• A mai napig nem sikerült a feltörésére alkalmas klasszikus algoritmust találni.
![Page 22: Bacsárdi László bacsardi@hit.bme.hu Sopron, 2007. november 23.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062521/56814953550346895db6a4a5/html5/thumbnails/22.jpg)
Bacsárdi László, 2007. november 23. 22
Kvantumtitkosítás
152.000 év
1 sec
![Page 23: Bacsárdi László bacsardi@hit.bme.hu Sopron, 2007. november 23.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062521/56814953550346895db6a4a5/html5/thumbnails/23.jpg)
Bacsárdi László, 2007. november 23. 23
Kvantumtitkosítás
15=53
• Ahogy ma feltörünk:
![Page 24: Bacsárdi László bacsardi@hit.bme.hu Sopron, 2007. november 23.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062521/56814953550346895db6a4a5/html5/thumbnails/24.jpg)
Bacsárdi László, 2007. november 23. 24
Keresés adatbázisban
• Ahogy ma keresünk:
![Page 25: Bacsárdi László bacsardi@hit.bme.hu Sopron, 2007. november 23.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062521/56814953550346895db6a4a5/html5/thumbnails/25.jpg)
Bacsárdi László, 2007. november 23. 25
Hazatelefonálhat-e ET?
![Page 26: Bacsárdi László bacsardi@hit.bme.hu Sopron, 2007. november 23.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062521/56814953550346895db6a4a5/html5/thumbnails/26.jpg)
Bacsárdi László, 2007. november 23. 26
Hazatelefonálhat-e ET?
• Kvantum teleportáció
![Page 27: Bacsárdi László bacsardi@hit.bme.hu Sopron, 2007. november 23.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062521/56814953550346895db6a4a5/html5/thumbnails/27.jpg)
Bacsárdi László, 2007. november 23. 27
Kvantumteleportáció
11100100 3210
1100 30
• Összefonódott pár
![Page 28: Bacsárdi László bacsardi@hit.bme.hu Sopron, 2007. november 23.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062521/56814953550346895db6a4a5/html5/thumbnails/28.jpg)
Bacsárdi László, 2007. november 23. 28
Kvantumteleportáció
• A mérnöki elrendezés
![Page 29: Bacsárdi László bacsardi@hit.bme.hu Sopron, 2007. november 23.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062521/56814953550346895db6a4a5/html5/thumbnails/29.jpg)
Bacsárdi László, 2007. november 23. 29
Telefonáljunk!
![Page 30: Bacsárdi László bacsardi@hit.bme.hu Sopron, 2007. november 23.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062521/56814953550346895db6a4a5/html5/thumbnails/30.jpg)
Bacsárdi László, 2007. november 23. 30
Hazatelefonálhat-e ET?
E.T.
A kis herceg
Összefonódott pár
Hatalmas távolság
Igen, hazatelefonálhat, de nem a fénysebességnél gyorsabban
Bip-bip-bip
HELLO
Nanu-nanu
Bip-bip-bipHELLO
Nanu-nanu
![Page 31: Bacsárdi László bacsardi@hit.bme.hu Sopron, 2007. november 23.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062521/56814953550346895db6a4a5/html5/thumbnails/31.jpg)
Bacsárdi László, 2007. november 23. 31
Kapcsolat az űrtávközléssel
• Lehetővé teszi• nagyobb sávszélesség elérését (effektív
sávszélesség), amelyre az új nagy információkapacitású rendszereknek szüksége van
• a műholdas műsorszórás minőségének növelését• különböző biztonsági problémák hatékony
megoldását (pl. kriptográfia)• A kommunikációt négy módon segítheti
![Page 32: Bacsárdi László bacsardi@hit.bme.hu Sopron, 2007. november 23.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062521/56814953550346895db6a4a5/html5/thumbnails/32.jpg)
Bacsárdi László, 2007. november 23. 32
Kapcsolat az űrtávközléssel
• Nyílt légköri kommunikáció• száz kilométeres nagyságrend• Föld görbülete is számít
• Alacsonypályás műholdas kommunikáció• néhány száz km magasságban keringő műholdak, kódolás
• Műholdas műsorszórás• 36.000 km magasan keringő műholdak• 27 MHz-es jelet használunk• a kódolásban (QPSK) egy szimbólum két bitet kódol - 55 Mbs• napjainkban egy tévécsatorna 2-5 Mbs között van > 5-6 fér el
• Műhold-műhold kommunikáció
![Page 33: Bacsárdi László bacsardi@hit.bme.hu Sopron, 2007. november 23.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062521/56814953550346895db6a4a5/html5/thumbnails/33.jpg)
Bacsárdi László, 2007. november 23. 33
Összegzés
• A dongó igenis tud repülni• A világ sokkal furcsább mint hinnénk.• A kvantumszámítógép még a jövő eszköze, de
kvantuminformatikai elveken alapuló eszközök már kereskedelmi forgalomban vannak
• Hasznára válhat az űrtávközlésnek is
![Page 34: Bacsárdi László bacsardi@hit.bme.hu Sopron, 2007. november 23.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062521/56814953550346895db6a4a5/html5/thumbnails/34.jpg)
Bacsárdi László, 2007. november 23. 34
Köszönöm a figyelmet!
http://bacsi.impulzus.come-mail: [email protected]