340 likes | 648 Vues
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Villamosmérnöki és Informatikai Kar Híradástechnikai Tanszék. Kvantuminformatika használata az űrtávközlésben, avagy hazatelefonálhat-e E.T. a fénysebességnél gyorsabban?. Bacsárdi László bacsardi@hit.bme.hu Sopron, 2007. november 23. Tartalom.
E N D
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Villamosmérnöki és Informatikai Kar Híradástechnikai Tanszék Kvantuminformatika használata az űrtávközlésben, avagyhazatelefonálhat-e E.T. a fénysebességnél gyorsabban? Bacsárdi László bacsardi@hit.bme.hu Sopron, 2007. november 23.
Tartalom • A dongó (az űrkorszak 50. évfordulója kapcsán) • az alma (mi is az a kvantuminformatika) • és a telefonáló E.T. (kvantumkommunikáció az űrtávközlésben) Bacsárdi László, 2007. november 23.
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” Bacsárdi László, 2007. november 23.
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) Bacsárdi László, 2007. november 23.
Gondolatok az űrkorszakról „A dongó fizikailag nem lenne képes repülni. De a dongó ezzel nincs tisztában, úgyhogy továbbra is repül.” (Mary Kay Ash) Bacsárdi László, 2007. november 23.
Az űrkoszak kezdetei Szptunyik-1 1957. október 4. Lajka kutya (Szputnyik-2) 1957. november 3. Gagarin repülése 1961. április 12. John Glenn repülése 1962. február 20. Bacsárdi László, 2007. november 23.
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) Bacsárdi László, 2007. november 23.
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 Bacsárdi László, 2007. november 23.
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 Bacsárdi László, 2007. november 23.
Űrtávközlés • Szolgáltatás • Pont-pont • Területi elosztó • Globális hírközlés • Műsorszóró rendszerek Bacsárdi László, 2007. november 23.
Űrszemét Bacsárdi László, 2007. november 23.
Jövő a jelen pillanatban • Űrszemét • A világűr semlegessége • Visszatérés a jövőbe (Holdra) • Emberes űrutazások • Alkalmazások Bacsárdi László, 2007. november 23.
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) Bacsárdi László, 2007. november 23.
A bit és a… • Bit: binary digit (Shannon, 1948) Bacsárdi László, 2007. november 23.
Moore-törvény • Az információt fizikai eszközökben tároljuk, és fizikai folyamatokkal férünk hozzá • Az információfeldolgozó egységek kapacitáshatárait a fizika törvényei határozzák meg Bacsárdi László, 2007. november 23.
a Q-bit • Q-bit φ = a |0> + b |1> a, b ЄC és |a|2+|b|2 = 1 • Előállítása: • Foton • Elektron spinje • Összekapcsolva: N = 500 Bacsárdi László, 2007. november 23.
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 Bacsárdi László, 2007. november 23.
Kvantum-áramkör • A kvantum-áramkör a kvantum algoritmusok leggyakoribb megadási módja. • Egy algoritmus általános felépítése: Bacsárdi László, 2007. november 23.
Miért is jó ez nekünk? • Kvantum teleportáció • Kvantum párhuzamosság • Kvantum kulcsszétosztás • Matematikai problémák gyors megoldása • Nincs másolás Bacsárdi László, 2007. november 23.
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. Bacsárdi László, 2007. november 23.
Kvantumtitkosítás 152.000 év 1 sec Bacsárdi László, 2007. november 23.
Kvantumtitkosítás • Ahogy ma feltörünk: 15=53 Bacsárdi László, 2007. november 23.
Keresés adatbázisban • Ahogy ma keresünk: Bacsárdi László, 2007. november 23.
Hazatelefonálhat-e ET? Bacsárdi László, 2007. november 23.
Hazatelefonálhat-e ET? • Kvantum teleportáció Bacsárdi László, 2007. november 23.
Kvantumteleportáció • Összefonódott pár Bacsárdi László, 2007. november 23.
Kvantumteleportáció • A mérnöki elrendezés Bacsárdi László, 2007. november 23.
Telefonáljunk! Bacsárdi László, 2007. november 23.
Hazatelefonálhat-e ET? Nanu-nanu HELLO Igen, hazatelefonálhat, de nem a fénysebességnél gyorsabban HELLO Bip-bip-bip Nanu-nanu Bip-bip-bip Hatalmas távolság A kis herceg E.T. Összefonódott pár Bacsárdi László, 2007. november 23.
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 Bacsárdi László, 2007. november 23.
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 Bacsárdi László, 2007. november 23.
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 Bacsárdi László, 2007. november 23.
Köszönöm a figyelmet! http://bacsi.impulzus.com e-mail: bacsardi@hit.bme.hu Bacsárdi László, 2007. november 23.