Hibatűrő kvantumkommunikáció elosztott rendszerekben Fizika, Földtudományok és Matematika

35 OTDK, Fizika, Földtudományok és Matematika Szekció, Kvantumfizika és kvantuminformatika Tagozat.

Hibatűrő kvantumkommunikáció elosztott rendszerekben

Hallgató: Guba Zoltán
Szak: Fizika, Képzés típusa: bsc, Intézmény: Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Kar: Természettudományi Kar

Témavazetők: Pályi András - docens, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Természettudományi Kar ,
Dr. Zimborás Zoltán - tudományos főmunkatárs, N N Wigner Fizikai Kutatóközpont, Elméleti Osztály

A kvantuminternet megvalósítása alapjaiban új technológiával kecsegtet, amely lehetővé teszi távoli felek közti kommunikáció eddig nem ismert formáját a kvantummechanika törvényeire alapozva. Mint minden kommunikációs hálózat, a kvantuminternet is örökli az elosztott rendszerek tipikus problémáit, mint például titkos kulcsok megosztása, elosztott számítások koordinálása és elosztott információ konzisztenciájának ellenőrzése (bizánci megegyezés). A kvantummechanika nyújtotta lehetőségeket kihasználva ezek a feladatok azonban effektívebben oldhatóak meg a kvantuminternetes kommunikáció keretein belül.

A bizánci megegyezés problémaköre akkor lép fel, amikor egy hálózat egy komponense különböző viselkedést mutat a hálózat többi tagja felé. Az ebből adódó nehézségek az elosztott rendszerek legfontosabb megoldandó feladatai közé tartoznak. Ez mindenképpen egy bonyolult feladat, ugyanis a hálózat komponenseinek először meg kell egyezniük azzal kapcsolatban, hogy melyik komponens hibásodott meg.

Korábbi munkákra alapozva bemutatunk bizánci megegyezéshez vezető megoldások egy új családját.

Numerikus szimulációkkal megvizsgáljuk ezen megoldáscsalád erőforrásigényét kis méretű hálózatokban. Megvizsgáljuk, hogy ilyen kis méretű rendszerek fizikai hibái hogyan módosítják az algoritmus sikerességét, és megkíséreljük egy hibatűrő megoldás konstruálását. A fő motivációnk az, hogy az általunk javasolt hibatűrő megoldás implementálható legyen a néhány éven belül megérkező kisméretű, zajos kvantuminterneten.

Végül a megoldásunk megvalósíthatóságát megvizsgáltuk egy felhőn keresztül elérhető kvantum-processzor alkalmazásával is.