BME VIK - Kvantuminformatika laboratórium

3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Gerhátné Udvary Eszter,

4. A tantárgy előadója Dr. Bacsárdi László, docens, HIT

Gerhátné Dr. Udvary Eszter, docens, HIT

Dr. Imre Sándor, egyetemi tanár, HIT

Dr. Schranz Ágoston, adjunktus, HIT

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít kvantuminformatika, kvantumkommunikáció

6. Előtanulmányi rend

Ajánlott:
Kvantumhálózatok

Kvantumszámítógépek és alkalmazásaik

7. A tantárgy célkitűzése A laboratórium elsődleges célja a Kvantuminformatika mellékspecializáció két tantárgyában átadott ismeretek szemléltetése és elmélyítése a hallgatók személyes tapasztalatszerzése útján. A laboratórium keretében egyfelől lehetőség nyílik a korszerű kvantumprogramozási paradigmák kipróbálására, másfelől a BME saját fejlesztésű kvantumhálózatos rendszereinek, tesztelésére. Tekintettel arra, hogy az EU 2023-ban megkezdi a páneurópai kvantumhálózat kiépítését és a Műegyetem meghatározó hazai szereplője ennek a folyamatnak, lehetőséget kívánunk biztosítani a kiépülő hálózat megismerésére, gyakorlati tapasztalatok szerzésére.

8. A tantárgy részletes tematikája Heti három órás labor

    Bevezetés. Laborhasználati házirend áttekintése, a félév során használt mérési eszközök áttekintése.

    Műveletek a Bloch-gömbön

    Optikai kvantumkommunikáció alapjai: optikai szál, fényvezetés. A fényvezető szál tulajdonságainak mérése.

    Kvantuminformatikai alapjelenségek: interferometer és statisztika

    Kvantumkommunikáció alapjai: vezetett optikai csatorna tulajdonságai

    Fotonszámláló alkalmazási kérdései, egyfoton-detektorok: fotoelektron-sokszorozók, egyfoton-lavinadiódák. Fotoelektron-sokszorozó paramétereinek mérése, működtetésének bemutatása. Külső zaj hatásának áttekintése.

    Kvantum alapú véletlenszámok előállítása

    Kvantumszámítógépek programozása áramköri terv alapján

    Kvantumszámítógépek programozása utasításkészlettel

    Kvantumszámítógépes fejlesztőkörnyezetek: Q#

    Összefonódás mint erőforrás

    Szabadtéri kvantumkulcsszétosztás (időbélyeg, referenciajel)

    Etikus hackelés a QKD világában

    Laborgyakorlat pótlása

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) Laboratórium: a félév során a laborgyakorlatok elvégzésén keresztül kvantuminformatikai és kvantumkommunikációs ismertek elsajátítása történik

10. Követelmények Szorgalmi időszakban

A félév során a szorgalmi időszakban 12 labormérés elvégzésére kerül sor. Az egyes laboralkalmakhoz mérési útmutatók állnak rendelkezésre, amelyeket a mérés előtt át kell tekinteni. A mérés kezdetén a mérésvezető beugrót írathat a mérési útmutatóból. Sikertelen beugró esetén a mérés nem végezhető el. A labor során jegyzőkönyvet kell készíteni.

A 12 labormérésből legalább 70%-ot (azaz 8 darabot) kell sikeresen teljesíteni.

A tárgy érdemjegye a 8 legjobban sikerült mérésre adott érdemjegyek átlaga.

11. Pótlási lehetőségek Az utolsó oktatási héten egy labor pótlására biztosítunk lehetőséget.

12. Konzultációs lehetőségek A laboratórium előtt és után, előre egyeztetett időpontban.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom S. Imre, L. Gyöngyösi: Advanced Quantum Communications - An Engineering Approach, Publisher: Wiley-IEEE Press (New Jersey, USA), John Wiley & Sons, Inc., 2012 (néhány példányban kölcsönözhető)

További magyar és angol nyelvű segédanyagok elektronikus formában érhetők el.

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka

Kontakt óra	42
Félévközi készülés órákra	78
Felkészülés zárthelyire	0
Házi feladat elkészítése	0
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása	0
Vizsgafelkészülés	0
Összesen	120

15. A tantárgy tematikáját kidolgozta Gerhátné Dr. Udvary Eszter, docens, BME Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék