A jelen és a jövő kvantumkommunikációs megoldásai

Responsible teacher: 

Pár évtizeddel ezelőtt a technika területén egy izgalmas folyamat indult el: az analóg rendszerekről fokozatosan átálltunk a digitális világra. Ennek következményeként az információt immáron egyre több helyen digitális jelekbe kódoljuk, és ez egyre inkább kihat a mindennapi életünkre. 2013-ban például hazákban is a digitális műsorterjesztés lépett az analóg földfelszíni sugárzás helyére, és ennek megfelelő készülékeket vagy dekódereket kellett beszereznünk. Ez egy hosszú technikai folyamat egyik jelentős állomása volt. A háttérben azonban jelenleg is zajlik egy másik, szintén lassú folyamat, amely egy napon ugyanúgy a mindennapunk része lehet, ahogyan az analógról a digitálisra történt átállás megjelent. Ez pedig nem más, mint a kvantummechanikai elveken alapú informatika, a kvantuminformatika.
A kvantum alapú eszközök számos ponton többet nyújtanak mint a klasszikus informatika által kínált lehetőségek. A kvantumpárhuzamosság elvének kihasználásával nagy számításigényű műveleteket is könnyen el tudunk elvégezni, kvantum alapú prímfaktorizációt is megvalósíthatunk. A klasszikus módszereknél hatékonyabban tudunk adatbázisban keresni, különböző kvantumkapukat és kvantumáramköröket építhetünk, szupersűrű kódolást alkalmazhatunk, sőt még teleportálhatunk is.
A fotonokon alapuló kvantumkommunikáció segítségével biztonságos kulcskialakítás valósítható meg, erre számos kvantum alapú kulcsszétosztó protokollt használhatunk, akár vezetékes, akár vezeték nélküli kommunikációban, és mindezt a műholdas világra is kiterjeszthetjük.
A témalabor során megismerkedünk a kvantuminformatika és kvantumkommunikáció alapjaival, és a hallgatók érdeklődésének megfelelően kitekintünk az alábbi témakörök valamelyikére: kvantum alapú műholdas kommunikáció; milyen biztonságos kvantum alapú megoldások lehetségesek napjaink és a jövő tervezett hálózataiban; hogyan működnek a kvantum ad hoc hálózatok; hogyan alkalmazhatóak a kvantumvilág jelenségei és protokollja (összefonódás, szupersűrű kódolás, teleportáció) a kommunikációban.