Belépés címtáras azonosítással
magyar nyelvű adatlap
Optikai kvantumkommunikációs rendszerek
A tantárgy angol neve: Photon Based Quantum Communication Systems
Adatlap utolsó módosítása: 2021. március 22.
Villamosmérnöki szak
Mérnök Informatikus szak
BSc és MSc képzés
Név:
Beosztás:
Tanszék, Int.:
Gerhátné Dr. Udvary Eszter
egyetemi docens
HIT
Dr. Bacsárdi László
Schranz Ágoston
tudományos segédmunkatárs
Matolcsy Balázs
fizika, kommunikáció
A tantárgy célja a kvantumkommunikáció és az optikai távközlés iránt érdeklődő hallgatók gyakorlati tudásának megalapozása. A tantárgy bemutatja a korszerű kvantumkommunikációs rendszerekben alkalmazott fizikai eszközöket, a felhasznált jelenségeket, majd a biztonságos adattovábbításhoz szükséges véletlenszám-generátorok és a generált kulcs biztonságos szétosztásának példáján keresztül mutatja be a kvantummechanika jelenségeinek felhasználását. Az elméleti ismeretek elmélyítését vezetett labormérések és mérésbemutatók segítik.
1.hét (előadás): Bevezetés. A klasszikus optikai átvitel és az optikai alapú kvantumkommunikáció ismertetése. Összefonódáson alapuló rendszerek. Az alkalmazott eszközök összehasonlítása.
2.hét (előadás): Fény modellezése, geometriai optika, kapcsolódó kísérletek. Fény polarizációja, Brewster-szög. Polarizáció jelentősége a kvantumkommunikációs rendszerekben.
3.hét (labor): Optikai szál, fényvezetés. Üveg törésmutatójának mérése a fénytörés alapján. Az üveg törésmutatójának mérése a Brewster-szög alapján. Optikai szál numerikus apertúra mérése.
4.hét (előadás): Félvezető lézerdióda típusai és tulajdonságai. Lézer közvetlen modulációja, ki/be kapcsolás. Nem tökéletes kikapcsolás által okozott problémák kvantumkommunikációs rendszerben. Fotodióda-típusok és tulajdonságok.
5.hét (labor): Félvezető lézerdióda optikai teljesítmény-áram karakterisztika mérése. Fotodióda vett optikai egyenteljesítmény-fotoáram karakterisztika mérése. Kvantumkommunikációs rendszerekben használt passzív optikai eszközök áttekintése.
6.hét (labor): Optikai reflexió hatása, kiküszöbölés. A kvantumkommunikációs rendszer reflexióra való érzékenysége. Az optikai reflexió jelenségének felhasználása szálhossz mérésére, hibák felderítésére. Optikai időtartománybeli reflektométer elrendezés felépítése és mérése.
7.hét (előadás): Kvantumkommunikációs rendszerekben használt fényforrások áttekintése. Egyfoton-források, helyettesítésük lézerrel. Összefonódott fotonpárokat generáló források.
8.hét (labor): Fotonszámláló alkalmazási kérdései, egyfoton-detektorok: fotoelektron-sokszorozók, egyfoton-lavinadiódák. Fotoelektron-sokszorozó paramétereinek mérése, működtetésének bemutatása. Külső zaj hatásának áttekintése.
9.hét (előadás): Véletlenszám-generátorok, optikai kvantum-véletlenszámgenerátor (QRNG) struktúrák.
10.hét (labor): Véletlenszám-generálás erősített spontán emisszió alapján. Erbium-adalékolású szál alapú optikai erősítő alkalmazása véletlenszám-generálásra, eszköz paramétereinek mérése.
11.hét (labor): Véletlenségtesztelés demonstrációja, jó minőségű valódi véletlenszámok teszteredményeinek összehasonlítása álvéletlen és egyéb determinisztikus számsorozatokkal. Optikai alapú, kvantum-véletlenszámgenerátor bemutató mérése.
12.hét (előadás): Kvantum alapú kulcsszétosztás. Kvantumkulcsszétosztó protokollok és topológiák ismertetése. Nagy távolságú kvantumkommunikációs rendszerek implementációs problémái.
13.hét (labor): Kvantum alapő kulcsszétosztás, bemutató mérés.
14.hét (előadás): Összefoglalás és kitekintés. A tanult témakörök összegzése.
Az oktatás elméleti előadások és ahhoz kötődő laboratóriumi gyakorlatok formájában történik. Az elméleti ismeretek bemutatása után, a laboratóriumi mérések rész a téma gyakorlati oldalát ismerteti.
a. A szorgalmi időszakban: A félév elején meghatározott házi feladat elkészítése. A házi feladat két összefüggő részből áll. Az első rész beadási határideje a szorgalmi időszak 7. hete, a második rész beadási határideje a szorgalmi időszak 14. hete. A félév végi osztályzatot a két részfeladatra kapott érdemjegy átlaga adja.
b. A vizsgaidőszakban: nincs
c. Elővizsga: -
Házi feladat utólagos beadása a pótlási héten. Mindkét rész pótolható.
Igény szerint, az oktatókkal egyeztetve.
- A tantárgy weboldalán elérhető elektronikus segédanyag
- Imre Sándor, Gyöngyösi László: Advanced Quantum Communications: An Engineering Approach, John Willey & Sons, 2012, ISBN 9781118002360
- Govind P.Agrawal: Fiber-Optic Communication Systems, John Willey & Sons, 4th Edition, 2010, ISBN: 978-0-470-50511-3
