{"id":16133711,"url":"https://github.com/gabboraron/bevezetes_a_kvantuminformatikaba","last_synced_at":"2025-10-30T01:48:13.079Z","repository":{"id":131753045,"uuid":"541248559","full_name":"gabboraron/bevezetes_a_kvantuminformatikaba","owner":"gabboraron","description":"A kvantuminformatika napjainkban egyre nagyobb teret hódít. Cél a kvantuminformatika, és a benne rejlő lehetőségek megismertetése a hallgatókkal. Betekintés a kvantum számításokat lehetővé tevő architektúrákba, a kvantum elmélet alapjaiba, a kvantum kriptográfiába, a jelenlegi kvantum programozási környezetekbe.  Bevezetés a kvantuminformatikába. Kvantum mechanika elméleti alapjai, kvantum kriptográfia alapjai, poszt-kvantumkriptográfia. Legfontosabb kvantum számítástechnikai hardverek, architektúrák, kvantum programozási környezetek, programok.","archived":false,"fork":false,"pushed_at":"2022-12-18T15:20:06.000Z","size":3964,"stargazers_count":0,"open_issues_count":0,"forks_count":0,"subscribers_count":2,"default_branch":"main","last_synced_at":"2025-02-12T21:34:23.107Z","etag":null,"topics":["kmooc","quantum-computing","qubit"],"latest_commit_sha":null,"homepage":"https://www.kmooc.uni-obuda.hu/course/126","language":"Jupyter Notebook","has_issues":true,"has_wiki":null,"has_pages":null,"mirror_url":null,"source_name":null,"license":"mpl-2.0","status":null,"scm":"git","pull_requests_enabled":true,"icon_url":"https://github.com/gabboraron.png","metadata":{"files":{"readme":"README.md","changelog":null,"contributing":null,"funding":null,"license":"LICENSE","code_of_conduct":null,"threat_model":null,"audit":null,"citation":null,"codeowners":null,"security":null,"support":null,"governance":null,"roadmap":null,"authors":null,"dei":null,"publiccode":null,"codemeta":null}},"created_at":"2022-09-25T17:12:53.000Z","updated_at":"2022-12-18T04:19:17.000Z","dependencies_parsed_at":"2023-06-05T21:15:11.603Z","dependency_job_id":null,"html_url":"https://github.com/gabboraron/bevezetes_a_kvantuminformatikaba","commit_stats":null,"previous_names":[],"tags_count":0,"template":false,"template_full_name":null,"repository_url":"https://repos.ecosyste.ms/api/v1/hosts/GitHub/repositories/gabboraron%2Fbevezetes_a_kvantuminformatikaba","tags_url":"https://repos.ecosyste.ms/api/v1/hosts/GitHub/repositories/gabboraron%2Fbevezetes_a_kvantuminformatikaba/tags","releases_url":"https://repos.ecosyste.ms/api/v1/hosts/GitHub/repositories/gabboraron%2Fbevezetes_a_kvantuminformatikaba/releases","manifests_url":"https://repos.ecosyste.ms/api/v1/hosts/GitHub/repositories/gabboraron%2Fbevezetes_a_kvantuminformatikaba/manifests","owner_url":"https://repos.ecosyste.ms/api/v1/hosts/GitHub/owners/gabboraron","download_url":"https://codeload.github.com/gabboraron/bevezetes_a_kvantuminformatikaba/tar.gz/refs/heads/main","host":{"name":"GitHub","url":"https://github.com","kind":"github","repositories_count":247502501,"owners_count":20949275,"icon_url":"https://github.com/github.png","version":null,"created_at":"2022-05-30T11:31:42.601Z","updated_at":"2022-07-04T15:15:14.044Z","host_url":"https://repos.ecosyste.ms/api/v1/hosts/GitHub","repositories_url":"https://repos.ecosyste.ms/api/v1/hosts/GitHub/repositories","repository_names_url":"https://repos.ecosyste.ms/api/v1/hosts/GitHub/repository_names","owners_url":"https://repos.ecosyste.ms/api/v1/hosts/GitHub/owners"}},"keywords":["kmooc","quantum-computing","qubit"],"created_at":"2024-10-09T22:45:30.763Z","updated_at":"2025-10-30T01:48:08.031Z","avatar_url":"https://github.com/gabboraron.png","language":"Jupyter Notebook","funding_links":[],"categories":[],"sub_categories":[],"readme":"# Bevezetés a kvantuminformatikába\nA kvantuminformatika napjainkban egyre nagyobb teret hódít. Cél a kvantuminformatika, és a benne rejlő lehetőségek megismertetése a hallgatókkal. Betekintés a kvantum számításokat lehetővé tevő architektúrákba, a kvantum elmélet alapjaiba, a kvantum kriptográfiába, a jelenlegi kvantum programozási környezetekbe.  Bevezetés a kvantuminformatikába. Kvantum mechanika elméleti alapjai, kvantum kriptográfia alapjai, poszt-kvantumkriptográfia. Legfontosabb kvantum számítástechnikai hardverek, architektúrák, kvantum programozási környezetek, programok.\n\n\n## Qubit\nmegvalósítások:\n- mikrohullám\n- topológikus qubit\n- ioncsapda\n- gyémánttal\n\n**lényege:** kvantumpárhuzamosságot ad, ellentétben a soros megoldással amit a hagyományos gépek adnak\n\n[zuchongzhi](https://www.sciencealert.com/china-s-latest-56-qubit-computer-marks-another-quantum-milestone) programozható kvantum processzor, jelenlelegi kínai kvantum fölényt biztosítja\n\nEgy qubit sok értéket vehet fel, 2^n állapotot párhuzamosan képes felvenni. [meetiqm chet sheet - pdf](https://meetiqm.com/uploads/files/cheat-sheet-circuit-magicians-hm.pdf)\n\nA kvantuminternet egy olyan hálózat, amely a kvantummechanika törvényein alapuló és azokat kihasználó technológiával teszi lehetővé az információcserét ami qubiteken valósul meg. A küldő és fogadó felek egy kvantumrendszerből nyernek véletlen, de egymással összefüggő adatokat, ezáltal tudnak egy megosztott kulcspárt létrehozni. A  kulcsokat tudják utána biztonságos klasszikus kommunikációra felhasználni, ez a kvantum kulcselosztás.\n\n\n\n![[meetiqm chet sheet - kép](https://meetiqm.com/uploads/files/cheat-sheet-circuit-magicians-hm.pdf)](https://www.meetiqm.com/imager/images/74720/cheat-sheet-circuit-magicians_2023319427f4081f6d74a91ada0584b8.jpg)\n\n- törölhetetlen qubitek\n- logikai értékeknek megfelelő kubitek\n- egy vagy több kubites kapu megoldások\n- NP teljes problémák egy részhalmazát lehet megoldani [D-Wave](https://www.dwavesys.com/) megoldásokkal\n\nkvantumpontokról bővebben: https://fizipedia.bme.hu/index.php/Kvantump%C3%B6tty%C3%B6k\n\n- elvileg zaj ellen jobban védett topologikus kvantumszámítási modellek, nagyobb és stabilabb rendszereket lehet épíeni [Majorana részecskék](https://www.youtube.com/watch?v=LTatUEj3oG4)en alapuló gépekkel.\n- OpenSuperQ: https://opensuperq.eu/\n\n\n## Fizikai alapok\n\n![Stern-Gerlach kísérlet](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/29/Stern-Gerlach_experiment.PNG)\n\n\u003e A Stern–Gerlach-kísérlet lényege: egy inhomogén mágneses téren keresztül ezüstatomokból álló részecskesugarat küldenek át és közben figyelik a részecskék eltérülését. Az eredmények azt mutatták, hogy a részecskék egy ún. belső impulzusmomentummal rendelkeznek, amely igen hasonló a klasszikus forgó testek impulzusmomentumához, de csak bizonyos értékeket vehet fel. \n\nfényhullám energiája: `e = h * ν` (Pauli) ahol `h` egy kis szám, `ν` a fény frekvenciája, `e` az energiája a fénynek, tehát a foton súlya függ a frekvenciájától.\n\nKét hullámfüggvény öszege is hullámfüggvény így két hullám állapot összege is lineáris változóktól függ, így az határozza meg, hogy melyiket tudjuk kimérni\n\nÍgy ha a kísérletbe két ellentétes spinű részecskék keletkeznek akkor ha egyiket megmérjük akkor a másikat is tudjuk, csak ellentétes értékkel. Az értékek braket jelölésben adva komplex számok.\n\n\noperátorok:\n- ha olyan operátorokat használunk amivel nem változik meg a mozgás egyenlet akkor szimetriáról beszélünk\n- eltolás\n- forgatás\n- ha az operátor nem változtatja meg a függvény alakját akkor az sajátfüggvény\n- unitér megoldások\n\nMechanika:\n- Hamilton függvény: a rendszer teljes mozgási energiája\n- Hamilton mechanika: a Hamilton függvény parciális deriváltja =\u003e sebesség arányos az impulzussal =\u003e gyorsulás arányos az erővel\n\nEzek megadják az állapotokat:\n- az állapotokat egy Bloch gömbön ábrázolhatjuk\n- normálással kivehetünk egy szabadsági fokot\n- forgatás után még egy szabadsági fok kiesik\n- így 2 szbadsági fokú, két állapotú rendszert kell reprezentálnunk csupán =\u003e van két állapot: 0/1 -\u003e a többi átmenetet a gömb felülete adja\n\nde egy qubit egyszerre két állapotban lehet, azaz egyszerre 0 és 1, amiről sok mérés után egy arányt modnhatunk, hogy melyik jött ki többször.\n\nBell állapotok:\n- egy qubit mérés határozatlan\n- de ha a másikat megmérjük akkor az előbbi ezzel korrellál\n- ezek mindig összefonódott állapotú qubitek\n- négy Bell állapot imsert\n\nkvantumteleportáció: egyik kvantum rendszerből a msáikba való qubit átjuttatás, úgy, hogy köztük nincs kvantuminternet. Ez hagyományos bitekkel oldható meg.\n\nszupersűrű kódolás:\n- két klasszikus bitet viszünk át úgy, hogy egy qubit formájában küldjük át egy kvantumcsatornán.\n- a küldő megfelelő állapotba alakítja a qubitet\n- a qubit eljut a célba\n- a célban a qubitet fel kell bontani a megfelelő módszernek megflelően amit a a küldő adott meg\n\nnem klónozhatósági tétel:\n- azonos qubit állapotok esetén nincs unitér transzformáció\n\n\n## kriptográfia\n- bizalmasság\n- sértetlenség integritás: igazolható a harmadik fél kihagyása\n- feladó azonosítás\n- letagadhatatlanság\n\nalgoritmusok:\n- szimetrikus: ugyanaz a kulcs kódol és dekódol\n- aszimetrikus: egy kulcs titkosít egy dekódol\n\ntámadások:\n- MiM:\n - passzív: a támadó rejtve van\n - aktív: a támadó úgy változtatja meg az üzenet forrássát, hogy nem fedi fel magát \n - csalás\n\n## kvantumkriptográfia:\n- Diffie Helmann kulcs csere: X9.42 szabvány\n- RSA\n- ECC: egy irányba könnyű kiszámítani,  visszafelé azomban nehéz\n\nkvantumkonjugált tárolás: hogy tárolható anyagban információ tárolása =\u003e BB84 módszer az információ átadására\n\nA QKD esetében a kriptográfiai kulcsot qubitek segítségével juttatják el a másik személynek, aki a kulcsérték megszerzése érdekében megméri a qubitet.\n\n### BB84\n- első QKD protokoll\n- tenzor szorzatként tárolja az infromációt *(a tenzor szorzás: gráfok rendezett párjaihoz új gráfot rendel)*\n- fotonok polarizációs szögével adható meg\n\nQubit nem csak foton, lehet ion vagy [kvázirészecske](https://hu.wikipedia.org/wiki/Roton) is.\n\n**titkosíás kritériumai:**\n1. Ha egy rendszer elméletileg (matematikailag) nem feltörhetetlen, akkor a gyakorlatban legyen az.\n2. A titkosított rendszer egy részének megismerésével ne lehessen a rendszer egészét megismerni.\n3. Az alkalmazott kulcsnak könnyen megjegyezhetőnek és megváltoztathatónak kell lennie.\n4. A titkosított szöveg táviratban is továbbítható legyen. (A 19. század gyors és hatékony üzenetküldő megoldása a távirat volt)\n5. A titkosító rendszer legyen hordozható és nem kell az üzemeltetéséhez és kezeléséhez több személyre szükség.\n6. A rendszer legyen könnyen és stresszmentesen kezelhető, ne igényelje hosszú listányi szabályok betartását.\n\n## programozás\n- https://oreilly-qc.github.io/\n- https://qiskit.org/\n- https://quantum-computing.ibm.com/\n","project_url":"https://awesome.ecosyste.ms/api/v1/projects/github.com%2Fgabboraron%2Fbevezetes_a_kvantuminformatikaba","html_url":"https://awesome.ecosyste.ms/projects/github.com%2Fgabboraron%2Fbevezetes_a_kvantuminformatikaba","lists_url":"https://awesome.ecosyste.ms/api/v1/projects/github.com%2Fgabboraron%2Fbevezetes_a_kvantuminformatikaba/lists"}