Az alábbi információk tájékoztató jellegűek. A hatályos követelmények az egyetemi tanrendi keresőben találhatók.
Elméleti Fizika Tanszék
Email: benedict@physix@inf.u-szeged.hu
Csütörtök 14.00-16.00 óra, Elméleti Fizika Tanszék tanterme, Tisza L. krt. 84, 2.em.
Előfeltétel: Lineáris algebrai ismeretek
Mivel az információt mindig fizikai objektumok hordozzák, a kvantummechanika kialakulása nyomán világossá vált, hogy annak fényében az információról való hagyományos elgondolásokat módosítani kell. Egy klasszikus bit értékét u.i. nem befolyásolja az, hogy valami vagy valaki kiolvassa az értékét, a kvantummechanika szerint viszont az információ megszerzése beavatkozás az azt hordozó fizikai objektumba, és ez általában megzavarja, megváltoztatja annak állapotát, mégpedig véletlenszerűen. Emiatt úgy tűnik, hogy a fizikai rendszerek kvantumos tulajdonságai elsősorban korlátokat jelentenek az információ tárolásának, átvitelének és feldolgozásának tekintetében.
Az elmúlt évtized kutatásai azonban megmutatták, hogy a kvantumfizika sajátosságait megfelelően kihasználva olyan eszközöket nyerhetünk, amelyek bizonyos feladatok megoldására sokkal hatékonyabban használhatók mint a klasszikus módszerek. Az ilyen kvantumos elven működő algoritmusok egyike pl. olyan egyébként megoldhatatlannak látszó probléma gyors megválaszolását teszi lehetővé, mint nagy összetett számok prímtényezős fölbontása. Ez jelentősen befolyásolja a titkosírással kapcsolatos jelenlegi helyzetet is, hiszen a ma általánosan használatos un. nyilvános kulcsú titkosítási protokollok (RSA) éppen a nagy összetett számok faktorizálásának gyakorlati lehetetlenségén alapulnak. Érdekes módon azonban maga a kvantuminformatika megoldást is nyújthat a problémára, mert léteznek olyan kvantumos titkosítási protokollok, amelyek elvileg sem törhetők föl, ezzel foglalkozik a kvantumkriptográfia.
Az előadás során áttekintjük a kvantuminformatika elvi alapjait: a kvantumbit, a kvantumos kapu fogalmát, továbbá az ismert kvantumos algoritmusokat (szoftver) és a fizikai megvalósításukra (hardver) irányuló kísérleteket is. A kvantumos információ átvitelére már működnek fotonokat használó berendezések. A kvantumszámítógépeket (hardvert) illetően pedig az un. ioncsapdák és a kvantumos üregekben tartózkodó atomok látszanak jelenleg ígéretesnek.
A tárgy követésénél némi előnyt élveznek a kvantummechanikai előismeretekkel már fölvértezett hallgatók, de a tematikát úgy építem föl, hogy a szükséges kvantummechanikai alapokat is tárgyaljuk, s így az előadás lineáris algebrai (Euklideszi terek, lineáris transzformációk) és elemi fizikai és informatikai ismeretek alapján követhető lesz.