Upload
berit
View
48
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
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 [email protected] Sopron, 2007. november 23. Tartalom. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
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.
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)
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”
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)
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)
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.
Bacsárdi László, 2007. november 23. 7
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)
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
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
Bacsárdi László, 2007. november 23. 11
Űrtávközlés
• Szolgáltatás– Pont-pont– Területi elosztó– Globális hírközlés– Műsorszóró rendszerek
Bacsárdi László, 2007. november 23. 12
Űrszemét
Bacsárdi László, 2007. november 23. 13
Jövő a jelen pillanatban
• Űrszemét
• A világűr semlegessége
• Visszatérés a jövőbe (Holdra)
• Emberes űrutazások
• Alkalmazások
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)
Bacsárdi László, 2007. november 23. 15
A bit és a…
• Bit: binary digit (Shannon, 1948)
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
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
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
Bacsárdi László, 2007. november 23. 19
Kvantum-áramkör
• A kvantum-áramkör a kvantum algoritmusok leggyakoribb megadási módja.
• Egy algoritmus általános felépítése:
Bacsárdi László, 2007. november 23. 20
Miért is jó ez nekünk?
• Kvantum teleportáció• Kvantum párhuzamosság• Kvantum kulcsszétosztás• Matematikai problémák gyors megoldása• Nincs másolás
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.
Bacsárdi László, 2007. november 23. 22
Kvantumtitkosítás
152.000 év
1 sec
Bacsárdi László, 2007. november 23. 23
Kvantumtitkosítás
15=53
• Ahogy ma feltörünk:
Bacsárdi László, 2007. november 23. 24
Keresés adatbázisban
• Ahogy ma keresünk:
Bacsárdi László, 2007. november 23. 25
Hazatelefonálhat-e ET?
Bacsárdi László, 2007. november 23. 26
Hazatelefonálhat-e ET?
• Kvantum teleportáció
Bacsárdi László, 2007. november 23. 27
Kvantumteleportáció
11100100 3210
1100 30
• Összefonódott pár
Bacsárdi László, 2007. november 23. 28
Kvantumteleportáció
• A mérnöki elrendezés
Bacsárdi László, 2007. november 23. 29
Telefonáljunk!
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
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
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
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
Bacsárdi László, 2007. november 23. 34
Köszönöm a figyelmet!
http://bacsi.impulzus.come-mail: [email protected]