AbsztraktEgyre gyakrabban hallunk kvantumtechnológiákról, kvantumszámítógépekről, kvantumfölényről, a biztonságos kommunikáció hagyományos megoldásait fenyegető kvantumalgoritmusokról, a szuper-számítástechnikát forradalmasító kvantumgyorsítókról.Hol tart ez a nem is annyira új de gyorsan fejlődő és mostanában egyre nagyobb figyelmet vonzó technológia?Mire képes már és mire még nem?Mit várhatunk tőle a belátható jövőben?Felváltja-e a jól ismert, hagyományos, neumanni elvekre épülő informatikai eszközeinket és módszereinket, vagy ez egyelőre nem valószínű?Érdemes-e ismerkednünk vele, és ha igen, ezt hol kezdjük?Ezekre az izgalmas kérdésekre keresünk válaszokat, érveket és ellenérveket ebben a rövid összefoglalásban.
AbsztraktEgyre gyakrabban hallunk kvantumtechnológiákról, kvantumszámítógépekről, kvantumfölényről, a biztonságos kommunikáció hagyományos megoldásait fenyegető kvantumalgoritmusokról, a szuper-számítástechnikát forradalmasító kvantumgyorsítókról.Hol tart ez a nem is annyira új de gyorsan fejlődő és mostanában egyre nagyobb figyelmet vonzó technológia?Mire képes már és mire még nem?Mit várhatunk tőle a belátható jövőben?Felváltja-e a jól ismert, hagyományos, neumanni elvekre épülő informatikai eszközeinket és módszereinket, vagy ez egyelőre nem valószínű?Érdemes-e ismerkednünk vele, és ha igen, ezt hol kezdjük?Ezekre az izgalmas kérdésekre keresünk válaszokat, érveket és ellenérveket ebben a rövid összefoglalásban.
bevezetés a kvantumvilágba A számítástechnikai rendszerek és az ott kezelt adatok védelme elvitathatatlanul napjaink egyik legfontosabb feladata, követelménye.Az információ ellen irányuló támadások megelőzéséhez az informatikai rendszer magas fokú fizikai, személyi, logikai védelme mellett a támadások felismerése és az azokra adott válaszlépések azonnalisága is elvárt követelmény. 1 A kiberbiztonságot fenyegető "hagyományos" veszélyekről Az informatikai és az információvédelem folyamatos fejlesztése, ideértve a fizikai, logikai, humán védelmet egyaránt, az egyre kiterjedtebb és szofisztikáltabb támadások miatt elvitathatalanul szükséges.Lássunk néhány már ismert támadási formát!Ilyen az informatikai rendszerhez többféle technikával végrehajtható jogosulatlan hozzáférés (hacking, azaz "elektronikus betörés"), amely fenyegeti a rendszer működését, így például kódtörő programokkal vagy brute force-szal (nyers erővel -a jelszó próbálgatásaival).A social engineering körébe tartozik a színlelt vagy valódi bizalmi, érzelmi viszony kihasználásával történő adatszerzés, a másik személy jelszavainak, 1 Megkülönböztetünk informatikai és információ-, ezen belül adatvédelmet.Az informatikai védelem az abban kezelt adatok/információk védelmén túl az erre szolgáló technikai rendszer védelmét jelenti.Ennek részei az informatikai hálózatok, eszközök (számítógépek, perifériák, ezek mobil formában is stb.).A védelem alappillérei a fizikai, személyi, logikai.Az információvédelem azon adatokra terjed ki, amelyek valamilyen tartalommal rendelkeznek, és tartalmukat írásban, kép-, videófelvételen rögzítették, továbbá szóban közölve kommunikációs, informatikai és egyéb elektronikus rendszerekben, vagy bármilyen más módon kezelnek.Az információvédelmen belül az adatvédelem a személyes adatok védelmére szűkül.
A közelmúltban a kvantumszámítógépek jelentős érdeklődést váltottak ki, ami nem csak potenciális technológiai jelentőségét tükrözi, de komoly kihívást is jelent fizikai megvalósítása. Egy kvantumszámítógép megépítésének nehézsége abban rejlik, hogy olyan fizikai rendszert találjunk, amely rendelkezik a informatikai számításokhoz szükséges nemlineáris kölcsönhatásokkal, és ezzel egyidejűleg vezérelhető is, de nem kapcsolódik olyan erősen a környezethez, hogy a kvantumkoherencia gyorsan elvesszen. Ezért dolgozatom első részében áttekintem egy kvantum-Turing gép főbb részeit és tulajdonságait. A mágneses magrezonancia (NMR) spektroszkópia sokáig vezető szerepet játszott abban, hogy kis méretben viszonylag egyszerű eszköze legyen a technológia demonstrálásának. A Bell-egyenlőtlenségek által leírt két kvantumos rendszer létrehozásával, egyszerű kvantum logikai áramkörök és logikai kapuk kialakításával és effektív tiszta állapotok megvalósításával olyan kísérletek hajthatóak végre, amelyekkel a kvantumösszefonódás és ennek hatása vizsgálható. Ezeknek a kísérleteknek a szimulálásával a kvantummechanika jobban megérthető és segítik az elméleti hátteret mélyebben megismerni. Így a második felében a dolgozatomnak ezeknek a technikáknak a sajátosságait vettem át.
A magyar törvénykezésben megjelentek azok a rendeletek, amelyek ráerősítenek arra, hogy gyorsan közeledünk a kvantumszámítógépek korszakához. A teljesen újszerű elveken működő kvantumszámítógépek korábban nem megoldható problémákra hatékony és gyors megoldásokat ígérnek. Az új típusú gépek megjelenése várhatóan nem csak az informatika, a gazdaság és a különféle tudományok területén hoz nagy változásokat, hanem valószínűsíthetően a mindennapi életünkre is erősen hatással lesz. Szükségét érezzük, hogy az oktatási szféra is kövesse a kvantumtechnológia megjelenését, hogy ne érje váratlanul a jövő szakembereit. A tanulmányban szóba kerülnek a témával kapcsolatos jogszabályok, az érintett szakterületek és a kvantuminformatikában rejlő lehetőségek és veszélyek. Továbbá írunk arról, hogy milyen tapasztalatok vannak eddig a kvantuminformatika tanításának gyakorlatában.
A kvantumtudomány számos lehetséges jövő létét feltételezi életünk minden egyes pillanatában. Ezek a lehetséges jövők készenlétben várakoznak mindaddig, amíg a jelenben hozott döntéseink életre nem keltik őket. Egy kétezer éves tekercs, amelynek szerzője Ézsaiás próféta, ezeket a lehetőségeket írja le egy titkos nyelven. Pontos utasításokat ad számunkra, amelyekben az imádság egy, a megszokottól jóval eltérő formáját ismerteti. Az Ószövetség első prófétája megosztja velünk korunkról szóló látomásait, és annak tudományát, hogyan választhatjuk meg mi magunk, melyik jövőben akarunk élni. Minden alkalommal, amikor ilyen döntést hozunk, Ézsaiás-effektust, a tudatos teremtést éljük át.
A poszt-kvantum kriptográfiai algoritmusok elemzése egy nagyszerű téma, mely sosem volt még ennyire aktuális és izgalmakkal teli. Azért választottam ezt a témát, mivel rendkívül elkezdett érdekelni a kriptográfia a témaválasztás idején, emellett a matematikai alapokon nyugvó tudományhoz mindig is rendkívül közel álltam. Ezen téma nagyszerű volt a saját tudásom gyarapítására, arra, hogy igazán elmélyülhessek a jövő izgalmas felfedezéseibe. A téma egy rendkívül fontos dolgot tárgyal, hiszen valamilyen szinten mindenkit érint, aki részese a digitális életnek. A kriptográfiai algoritmusok feltörése, bárhogyan is kerüljön arra sor, egy katasztrófa lenne, és eddig szerencsére erre nem is igazán volt példa rá. Az, hogy a kvantumszámítógépek bonyodalmat lesznek képesek okozni, többé nem egy kérdés, és nem csak elméletben vagy képzeletben létezik, hiszen már hihetetlen erővel dolgoznak rajta, és jelen vannak a köztudatban. Érdemes ezért elgondolkodni, hogy milyen lépéseket teszünk az adataink, a digitális identitásunk védelmében, hiszen bizonytalanság övezi azt, hogy vajon mikor lesznek elég erősek a kvantumszámítógépek ahhoz, hogy a mostani, legerősebb titkosításaink feltörjék. Úgy érzem, hogy rendkívül szerencsés voltam a témával kapcsolatban, mivel az egész folyamat éppen körülöttem történik, és szemtanúja lehetek a változásoknak, amiket előidéz.
Ebben a tanulmányban a kvantumelmélet interpretációiról igyekszem rövid áttekintést nyújtani. Az interpretációkat a mérési problémára adott válaszaik alapján fogom osztályozni. A mérési probléma az alábbi három állítás inkonzisztenciájaként fogalmazható meg: 1) A kvantumállapot az egyedi fizikai rendszereket teljes körűen jellemző ontikus állapot. 2) A kvantumelmélet dinamikája univerzális. 3) A kvantumelmélet számot ad amérési kimenetekről. Az elmélet interpretációi tehát az alapján csoportosíthatók, hogy a fenti három állításból melyiket fogadják el és melyiket adják fel.