Kvantuminformatikai modullal nyit az SZTE Fizikai Intézete a kvantumtechnológia irányába

A kvantumszámítástechnika alkalmazásairól vezettek be választható modult a Szegedi Tudományegyetem TTIK Fizikai Intézetének fotonikai-mérnöki mesterszakján. A Kvantumoptika és kvantuminformatika nevű modul a tárgy kutatás-fejlesztési eredményeivel ismerteti meg a hallgatókat és idővel az SZTE saját kutatásaihoz is keretül szolgálhat.

Kvantuminformatikai modullal nyit az SZTE Fizikai Intézete a kvantumtechnológia irányába

A terület alapfogalmairól Dr. Földi Péter egyetemi tanár, az Elméleti Fizikai Tanszék vezetője és Dr. Trényi Róbert egyetemi adjunktus, a tanszék kvantumkommunikációval foglalkozó kutatója válaszolt kérdéseinkre.

A klasszikus számítástechnikában az információ alapvető egysége a bit, amely csak 1 vagy 0, igen vagy nem állapotot vehet fel. Olyan ez akár az érmefeldobás: vagy fej vagy írás lesz a vége, és egyértelmű, hogy csak fej, vagy csak írás lehet. A kvantuminformatika alapegysége, a qubit vagy kvantumos bit ennél sokkal rugalmasabb, számára ezzel szemben bármilyen köztes pozíció is lehetséges, úgynevezett szuperpozícióban is létezhet. 

Hogyan lehet számításra használni vagy egyáltalán megfogalmazni ilyen bizonytalanság közepette a qubitet? Trényi Róbert szerint a qubit állapotának megjelenítéséhez és megértéséhez a Bloch-gömbnek nevezett matematikai koncepció a legszemléletesebb:

- A klasszikus bit a gömb északi, vagy déli pólusát foglalhatja el. A kvantumos bit állatának leírásához ezzel szemben az egész gömbfelület szükséges. Például az Egyenlítőn a pólusok egyenlő súlyú szuperpozíciójai találhatók. Ez „végtelenszer” több lehetőség, mint a klasszikus bit esetében. Ezért elvben egy qubit sokkal több információt tud tárolni, mint egy klasszikus bit. Fontos megjegyezni, hogy bizonyos mérések során ez a szuperpozíció összeomlik, a rendszer végül bekerül a pólusoknak megfelelő állapotok egyikébe.

Ahogyan a klasszikus számítástechnika feszültségszinteket használ hardverében az információ fizikai tárolásához, a kvantumtechnológia is valós fizikai objektumokat használ a qubitek megvalósításához.8

- A megfelelő hardver létrehozása a kvantumszámítás kihívásokkal teli része, hiszen a qubitek állapotai nagyon érzékenyek a környezeti hatásokra. Egy kvantumos algoritmus megvalósításának első lépése, hogy megmondjuk milyen platformot használunk a qubitek megvalósításához. A qubit hordozására olyan fizikai rendszerek alkalmasak, amelyeknek legalább két jól elkülöníthető állapota van. Ilyen például a foton két egymásra merőleges polarizációja, a csapdázott ionok különböző elektronállapotai vagy szupravezető áramkörök esetén („superconducting circuits”) például lehet a cirkuláló áram iránya („flux qubit). Mindegyik platformnak megvan a maga előnye és hátránya. Ez lesz a hardver, ezen kell inicializálni a qubiteket, amiken majd az adott algoritmushoz tartozó kvantumos kapukat megvalósítják (egy, illetve két qubites kapukat is) – mondja Földi Péter, aki a 2000-es években az Antwerpeni Egyetemen folytatott kvantuminformatikai kutatást, és ennek nyomán publikálta, hogy az elektron spinjén egybites kvantumos logikai kapuművelet valósítható meg.

A kvantumszámtógépek algoritmusai vagy „áramkörei” tehát elemi műveletekből, más néven kvantumos logikai kapukból építhetők fel. A hagyományos informatikában is vannak logikai operátorok, ilyen például az és és a vagy. E klasszikus logikai kapuk és a belőlük építhető körök mintájára kvantumos kapuk és áramkörök is tervezhetők. A kvantumszámítógép a kvantumfizika alapvető törvényszerűségeit, a szuperpozíciót és az összefonódást használja ki a számításnál. Ezeket az egymás után helyezett kvantumos kapuk teremthetik meg a qubitek között.

A hardver törékenységének fő oka, hogy a qubitek kvantumállapotait atomi méretű valós fizikai rendszerek tárolják, ezek azonban nagyon érzékenyek a környezeti hatásokra, amik következtében nemkívánt módon megváltozhatnak. Ilyenkor tehát megváltozhat az az állapot, amiből a számítás eredményét nyernénk, vagyis hibás eredményt kaphatunk. A zaj elleni védekezés az egyik fő technikai kihívás egy teljes értékű kvantumszámítógép megvalósításához. 

– A qubitek mindig terheltek valamekkora zajjal, sőt általában maguk az áramkört felépítő kapuk is zajosak. Hasznos számításokhoz viszont sok kapura és qubitre van szükségünk, ezért bonyolultabb áramkörök esetén még kritikusabbá válhat kis kezdeti zaj hatása is. Ezzel szemben a klasszikus informatikában „csak” annyi hiba származhat, hogy akaratunk ellenére nullából egybe ugrik a bit. Bonyolítja a hibák javítását a kvantumos esetben, hogy egy qubit viszont nullából bármilyen más állapotba is kerülhet – mondja Trényi Róbert.

Gyakran emlegett példa ilyen feladatra a faktorizálás, vagyis a prímtényezőkre bontás művelete, amellyel nagy egész számok esetében a hagyományos szuperszámítógépek sem boldogulnak. A jelenleg elterjedt RSA-titkosítás éppen azon a feltételezésen alapszik, hogy hatékonyan nem tudunk nagyon nagy számokat faktorizálni. Egy teljes értékű, sok qubitet kezelő kvantumszámítógép viszont a Shor-féle algoritmussal rendkívül gyors lehet a faktorizálásban, ezért az RSA-titkosítás feltörhetővé válhat vele. Trényi Róbert szerint ezzel a veszéllyel nemcsak a kvantumszámítás, de a klasszikus számítási kapacitások fejlődése is fenyeget. Ezért a kvantumkommunikáció egyik alfaja, a kvantumos kulcselosztás máris foglalkozik egy feltörhetetlen módszer kidolgozásával.
 
Földi Péter a Kvantumoptika és kvantuminformatika modulról azt mondja: kisebb lépésekben érdemes elkezdeni a diszciplína bővítését az egyetemen, hogy aztán a kvantumtechnológia fejlődésével szélesíthető legyen a képzés. Eddig az volt a szokás, hogy a kvantuminformatikára olyan kutatók nyergeltek át, akik korábban kvantumoptikát tanultak. Trényi Róbert is az SZTE Fizikai Intézetében végzett, és itt kvantuminformatikai bevezető kurzus jó alapot nyújtott későbbi kutatási területéhez, a kvantumkommunikációhoz..

A kvantuminformatikai modult választó hallgatók először is megismerkednek a „foton” fogalmával, azaz betekintést nyernek a fény részecsketermészetét is figyelembe vevő kvantumos leírásba. Ezzel az elmélettel magyarázhatók azok az úttörő kísérletek, amelyek először igazolták a kvantumos információfeldolgozás alapelveit, és a jelenleg már kereskedelmi forgalomban is elérhető kvantumkommunikációs eszközök, titkosító berendezések is a fotonokon alapulnak. A modul a fizikai háttér megismertetése után a kvantuminformatika alapjaiba is bevezeti a hallgatókat.

A Kvantumoptika és kvantuminformatika modult magában foglaló fotonikai mérnök mesterképzési szak 2024 őszén indult és elsősorban a lézeres kutatás-fejlesztésre készíti fel a hallgatókat. Földi Péter szerint a szakot plusz megkívánt órák felvétele nélkül választhatják a fizikus és a fizikus mérnök alapszakokon végzett hallgatók, és az SZTE más természettudományi alapszakjairól is érkezhetnek hallgatók. A kurzusokhoz a lineáris algebra, valamint az alapvető kvantummechanikai törvények ismeretére van szükség. Földi Péter szerint a fizikai tudásanyag az optikából indul ki, mivel a kvantumszámítógép-platformok egy része is a fény-anyag kölcsönhatáson alapul. A mesterszakon a kvantumoptika mellett nanofotonika, biofotonika és ultragyors fotonika modul is választható. https://www.physx.u-szeged.hu/oktatas/kepzeseink/uj-szakunk-fotonikai

Hol a legjobb nyugdíjasnak lenni Európában?

Franciaországban ismét a politikai viták középpontjába került a nyugdíjreform felfüggesztésének ügye. Ez jó alkalmat kínál arra, hogy áttekintsük, az egyes uniós tagállamok milyen nyugdíjrendszert alkalmaznak, és milyen életkort szabnak meg a munkából való visszavonulásra.
2025. 10. 31. 01:00
Megosztás:

A Sui ($SUI) 4%-os emelkedése biztató, de a Digitap ($TAP) 1 millió dolláros tőkebevonása mutatja, merre tart az okos pénz

Ahogy a szélesebb piac fokozatosan helyreáll, a SUI árfolyama a kulcsfontosságú, 2,36 dolláros támaszszintről pattant vissza, közel 4%-os heti növekedést elérve.
2025. 10. 30. 23:00
Megosztás:

A Bybit felfüggeszti az új japán regisztrációkat – jön a kriptószabályozás szigorítása

A világ második legnagyobb kriptotőzsdéje, a Bybit bejelentette: október 31-től nem fogad új felhasználókat Japánból. A döntés hátterében a japán pénzügyi felügyelet, az FSA hamarosan életbe lépő, jelentős szigorításai állnak, amelyek alapjaiban változtathatják meg az ország kriptopiaci működését. Vajon ez a lépés a felkészülés jele – vagy inkább egy figyelmeztetés arra, hogy a kriptoszolgáltatók menekülőre fogják?
2025. 10. 30. 22:00
Megosztás:

Vegyesen mozgott a forint

Vegyesen alakult a forint jegyzése a főbb devizákkal szemben csütörtökön késő délután a bankközi devizapiacon reggelhez képest.
2025. 10. 30. 21:30
Megosztás:

A Bitcoin árfolyam zuhan a kamatvágás ellenére is - miért?

A kamatcsökkentés hagyományosan jó hír a kriptovaluták számára – de most valami megváltozott. A Fed legutóbbi kamatdöntése után a Bitcoin ára több mint 4%-ot esett, ami sok befektetőt zavarba ejtett. Vajon egy újabb medvés időszak kezdődik? Vagy csak a piac játszik velünk? Nézzük meg a részleteket!
2025. 10. 30. 20:30
Megosztás:

A Solana (SOL) korai milliomosokat teremtett: Elemzők szerint a Digitap ($TAP) megismételheti ezt a sikert

A kriptovaluta-piac képes egyik napról a másikra milliomossá tenni a korai befektetőket. A Solana (SOL) azon tokenek egyike, amelyek hatalmas nyereséget hoztak a kezdeti támogatók számára.
2025. 10. 30. 20:00
Megosztás:

A Bitcoin-bányászok az AI és Wall Street felé fordulnak

2024 tavaszán a Bitcoin újabb felezési ciklusba lépett, és ezzel alapjaiban rázta meg a kriptobányászat világát. A korábban csak érmék után hajtó cégek most több mint 11 milliárd dollár értékben bocsátottak ki átváltható kötvényeket, és egyre inkább a mesterséges intelligencia által vezérelt számítási szolgáltatások felé fordulnak. Egy új iparági átalakulás zajlik – és már nem csak kriptopénzről van szó.
2025. 10. 30. 19:30
Megosztás:

Okoshűtők és adatvezérelt háztartások: így alakítják át az energiamenedzsmentet

Az okoshűtőszekrény nem futurisztikus luxuscikk – már a háztartások intelligens központjainak egyik sarokkövét képezi. A hagyományos hűtők folyamatos energiafogyasztása mellett az új generációs berendezések adatvezérelt döntésekkel minimalizálják a költségeket, és optimalizálják az ellátás folyamatát. Az adatgyűjtés és a mesterséges intelligencia segítségével ezek az eszközök folyamatosan tanulnak a felhasználói szokásokról, és ezek alapján reagálnak a változó körülményekre.
2025. 10. 30. 18:00
Megosztás:

Trump: több témában megállapodtunk Hszi Csin-pinggel

A kiemelten fontos ásványkincsek kínai szállításáról és amerikai mezőgazdasági termékek nagy mennyiségű kínai vásárlásáról is megállapodott Donald Trump amerikai elnök és Hszi Csin-ping kínai elnök Dél-Koreában tartott találkozóján - erősítette meg az amerikai elnök a közösségi oldalán csütörtökön.
2025. 10. 30. 17:30
Megosztás:

A Wizz Air minden eddiginél több járatot indít Budapestről a télen

A Wizz Air minden eddiginél nagyobb kapacitást biztosít a téli menetrendi időszakban Budapestről induló járatain: az egy évvel ezelőttihez képest 8 százalékkal több, 3,2 millió ülőhelyet kínál az utasoknak, és 59 célállomásra indít járatokat - közölte a légitársaság az MTI-vel csütörtökön.
2025. 10. 30. 17:00
Megosztás:

Az OKSZ szerint az árrésstopot kivezetni kellett volna, nem kiterjeszteni

Az Országos Kereskedelmi Szövetség (OKSZ) értetlenül áll azelőtt, hogy a kormány minden egyeztetés nélkül meghosszabbította az árrésstopot, sőt kiterjesztette azt új termékekre is - így reagált a szövetség Gulyás Gergely Miniszterelnökséget vezető miniszternek csütörtökön a Kormányinfón elhangzott bejelentésére, amely szerint 2026 február 28-ig meghosszabbították az árréscsökkentést.
2025. 10. 30. 16:30
Megosztás:

Iránytű Intézet kutatás: új ipari beruházást várnak a dunaújvárosiak

Dunaújváros iparváros, és az is szeretne maradni – ez derül ki a helyi lakosság körében végzett reprezentatív kutatásból*. A dunaújvárosiak döntő többsége úgy látja: új ipari beruházás segítene a helyi kohászat összeomlása nyomán nehéz helyzetbe került településen; ez szerintük kormányzati vagy nagyvállalati feladat lenne.
2025. 10. 30. 16:00
Megosztás:

Negyedéves alapon stagnált a GDP a harmadik negyedévben

A KSH ma reggel tette közzé a harmadik negyedéves GDP-re vonatkozó első gyorsbecslését. A tényadat negyedéves összehasonlításban megfelelt az általunk várt stagnálásnak. Éves összehasonlításban a nyers adatok szerint 0,6 százalékkal bővült a gazdaság teljesítménye az adatrevízió után.
2025. 10. 30. 15:30
Megosztás:

Októberben javult a gazdasági hangulat az euróövezetben

Két és fél éves csúcsra javult októberben az euróövezet gazdasági hangulatindexe az Európai Bizottság Gazdasági és Pénzügyi Főigazgatósága (DG ECFIN) felmérésének csütörtökön publikált eredménye alapján.
2025. 10. 30. 15:00
Megosztás:

Beigazolódtak a várakozások: már Budapesten is korlátozzák a beköltözéseket

Beigazolódtak az ingatlan.com áprilisban és májusban megfogalmazott várakozásai az önazonossági törvény kapcsán: a budapesti kerületeket is elérte szabályozási hullám, mivel 2026 januárjától XVI. kerület is feltételekhez köti a beköltözéseket.
2025. 10. 30. 14:30
Megosztás:

Ősszel is magas fordulatszámon teljesít a turizmus – szeptemberben 8%-kal pihentek többen

Magyarország a hazai és a nemzetközi utazók számára is egyre vonzóbb turisztikai desztinációvá válik. 2025 szeptemberében több mint 1,6 millió vendég érkezett a hazai szálláshelykere, ami 8,3%-kal több, mint 2024 azonos időszakában. A szálláshelyek 3,8 millió vendégéjszakát regisztráltak, 5,6%-kal többet, mint tavaly szeptemberben.
2025. 10. 30. 14:00
Megosztás:

Növekszik a gyertyák exportja Magyarországról 2020 és 2024 között. A fő célpiacok: Németország, Dánia és Csehország

November 1-jén, mindenszentek napján Magyarországon is milliók gyújtanak gyertyát a temetőkben, hogy megemlékezzenek elhunyt szeretteikről. Bár az ünnep elsősorban lelki jelentőséggel bír, a külkereskedelmi adatok azt mutatják, hogy a gyertyaipar gazdasági szempontból is fontos szerepet tölt be. Az Akcenta, a Nemzetközi Kereskedelmi Központ (ITC) adatai alapján készült elemzése szerint Magyarország gyertyaexportja 2020 és 2024 között 34,8 millió euróról 54,2 millió euróra nőtt. Bár 2023-hoz képest 9,3%-os visszaesés figyelhető meg, az ágazat továbbra is pozitív külkereskedelmi egyenleget mutat – 2024-ben ez 4,06 millió eurót tett ki.
2025. 10. 30. 13:30
Megosztás:

A Bitget és a Nansen közös jelentése 23,1 milliárd dolláros intézményi likviditási növekedést mutat, miközben a Bitget UEX újradefiniálja a piaci hozzáférést

A világ legnagyobb univerzális tőzsdéjeként (Universal Exchange – UEX) ismert Bitget a Nansennel közösen készített új likviditási elemzésben kapott kiemelt szerepet, amely a kriptovaluták intézményi elfogadásában betöltött gyorsuló szerepét vizsgálja.
2025. 10. 30. 13:00
Megosztás:

Továbbra sem tudott igazán megindulni a magyar gazdaság

2025 harmadik negyedévében a magyar gazdaság teljesítménye 0,6%-kal haladta meg az előző év azonos negyedévét. A második negyedévhez képest stagnált a GDP.
2025. 10. 30. 12:30
Megosztás:

Megegyezett a közös programban az új kormánykoalícióról tárgyaló három cseh párt

Megegyezett a közös programban - amely a jövőbeni kormányprogram alapját, lényegét fogja képezni - szerdán Prágában az új kormánykoalíció létrehozásáról tárgyaló három cseh párt.
2025. 10. 30. 12:00
Megosztás: