Tantárgy » BMEVIHIMA25
Kvantumhálózatok
Quantum Communication Networks
A tantárgyleírás hatályossága
Hatályosság kezdete:
2026. March 21.
Hatályosság vége:
—
| Tantárgy neve (magyarul, angolul) |
Kvantumhálózatok
Quantum Communication Networks
|
||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Tantárgykód | BMEVIHIMA25 | ||||||||||||
| Tantárgyjelleg | — | ||||||||||||
| Képzési szint | — | ||||||||||||
| Kurzustípusok és óraszámok (heti/féléves) |
|
||||||||||||
| Tanulmányi teljesítmény/értékelés típusa | vizsga | ||||||||||||
| Tantárgy kreditértéke | 5 | ||||||||||||
| Tantárgyfelelős |
DR. Bacsárdi László
beosztás: egyetemi docens
elérhetőség:
bacsardi.laszlo@vik.bme.hu
|
||||||||||||
| Tantárgyat gondozó oktatási szervezeti egység |
Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék
|
||||||||||||
| Kar | Villamosmérnöki és Informatikai Kar | ||||||||||||
| Tantárgy weboldala | — | ||||||||||||
| Tantárgy elsődleges mintatantervi jellege | — | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Erős előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Gyenge előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Párhuzamos előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Mérföldkő előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Kizáró feltétel | nincs |
Célkitűzés
Tantárgyprogram
A kvantumkommunikációs hálózatok működési modellje, alkalmazási területek.
Kvantum-információelméleti alapfogalmak. A kvantuminformatika sűrűségmátrixos jelölésrendszere. Posztulátumok sűrűségmátrixszal. Tiszta és kevert állapotok.
Egyszerű kvantumkommunikációs protokollok: teleportáció, szupersűrű tömörítés.
A kvantum alapú kulcsszétosztás alapprotokolljai. Előállít-és-megmér típusú QKD és összefonódáson alapuló QKD.
A QKD fizikai rétege felett: information reconcelation and privacy amplification
Nagy távolságú kvantumkulcsszétosztó rendszerek tervezési kérdései. Az ETSI QKD-szabványai.
Kvantum-entrópia fogalma, feltételes kvantum-entrópia, kölcsönös kvantum-információ, kvantum-relatív entrópia függvény, analógia klasszikus rendszerekkel. Kvantumcsatornák leírása és jellemzése. Alapvető kvantumcsatornák. Klasszikus és kvantum kapacitás definíciók. Holevo–tétel. Kapacitások meghatározása jellegzetes kvantumcsatornákra.
Kvantumcsatornák hibajavítása, kapcsolódó információelméleti korlátok. Hibajavító kódolások áttekintése, hatékonyság, fizikai megvalósítások tárgyalása.
A kvantuminternet architektúrája és protokollkészlete
A kvantum-jelismétlők (kvantum-repeaterek) működési elve és alkalmazásai telekommunikációs rendszerekben. Kvantummemória és kvantumjelismétlők fizikai felépítése
Összefonódás-megosztás protokollja és alkalmazásai. Kommunikáció zéró kapacitású csatornán - szuperaktiválás.
Optikai szálas kvantumkommunikációs rendszerek technológiai kihívásai
Szabadtéri és műholdas kvantumkommunikációs rendszerek technológiai kihívásai
Félév végi összefoglalás. Kitekintés: kvantumhálózatok piaca és jövője
A gyakorlatok/laborok részletes tematikája
Sűrűségmátrixos jelölésrendszer alkalmazása
Kvantumkulcsszétosztó hálózatok tervezése a gyakorlatban
Előállít-és-megmér protokollon alapuló kvantum kulcsszétosztás a gyakorlatban
Összefonódáson alapuló kvantum kulcsszétosztás a gyakorlatban
Kvantuminternet protokollok
Összefonódás megosztás gyakorlati példákon keresztül
Következő generációs kvantumkulcscsere architektúrák
A tárgy célja kvantumkommunikációs ismeretek átadása a hallgatók számára. A tantárgy célja elmagyarázni a kvantumkommunikációs hálózatok működési alapjait és megvilágítani kvantumkommunikáció fontosságát és alkalmazhatóságának sokszínűségét. A kapcsolódó kvantum-információelméleti alapfogalmak bevezetését követően a tárgy kvantumkommunikációs hálózatokról nyújt alapos áttekintést, tárgyalva mind a kvantum alapú kulcsszétosztó (QKD) hálózatokat, mind az úgynevezett „beyond QKD” megoldásokat, amelyek a jövő kvantuminternetének alapját jelentik.
Tanulmányi eredmények
Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:
Tudás
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Képességek
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Attitűd
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Autonómia és felelősség
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Oktatási módszertan
Előadás. A tárgy sikeres elvégzése és az ismeretek egymásra épülése miatt a leadott tananyag folyamatos elsajátítása szükséges.
Gyakorlat: Az előadáson elhangzottak áttekintése, gyakorlati példákkal történő kiegészítése.
Tanulástámogató anyagok
Online források
1. 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.
A tantárgy teljesítéséhez ajánlott előzetes ismeretek
Tudás típusú kompetenciák
(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
Valószínűségszámítás, lineáris algebra
Képesség típusú kompetenciák
(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
nincs
Ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák
(azon ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák összessége, amelyek jelentősen hozzájárulnak a tantárgy eredményes teljesítéséhez)
Valószínűségszámítás, lineáris algebra
Általános szabályok
Követelmények:
Szorgalmi időszakban
A szorgalmi időszakban 1 darab nagy zárthelyi dolgozatot írnak a hallgatók, valamint 2 kis házi feladatot készítenek. Az aláírás feltétele: a nagy zárthelyi dolgozat pontszámából el kell érni legalább 40%-ot ÉS a két kis házi feladat összpontszámából is legalább 40%-ot el kell érni.
Vizsgaidőszakban
Szóbeli vizsga.
Pótlási lehetőségek:
A nagy zárthelyi pótlására a pótlási héten biztosítunk lehetőséget.
A két kis házi feladat késedelmes beadása a pótlási hét negyedik napjáig lehetséges különeljárási díj ellenében.
Teljesítményértékelési módszerek
Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása
Nincs megadva részletes értékelés.
Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részaránya
Nincs megadva részarány.
Vizsgaidőszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása
Nincs megadva részletes értékelés.
Vizsgarészek részaránya
Nincs megadva részarány.
Érdemjegy megállapítása
Nincs megadva érdemjegy határ.
Jelenléti és részvételi követelmények
Nincs megadva jelenléti követelmény.
Javítás, ismétlés és pótlás különös szabályai
Nincs megadva.
Rövid leírás
Nincs megadva.
Részletes leírás
Nincs megadva.
Ajánlott tantárgyak
Nincs megadva.
A tantárgy elvégzéséhez szükséges tanulmányi munka
Nincs megadva munkaidő bontás.
Tantárgykövetelmények hatályossága
Tantárgykövetelmények hatályosságának kezdete:
—
Tantárgykövetelmények hatályosságának vége:
—
Tantervi elhelyezés
Nincsenek rögzített tantervi elhelyezések ehhez a tárgyverzióhoz.