Kvantové optické komunikace a sítě

Garant předmětu:

Leoš Boháč

Přednášející:

Leoš Boháč

Cvičící:

Leoš Boháč

Předmět zajišťuje:

katedra telekomunikační techniky

Anotace:

Požadavky:

Osnova přednášek:

1.Úvod do optických komunikací.

2.Kvantový internet.

3.Základy klasické praktické kryptografie.

4.Technologické prvky pro kvantové sítě.

5.Základy principy funkce systémů kvantového přenosu klíče.

6.Protokoly s přípravou kvantového stavu a jeho následným měřením.

7.Protokoly CV, MDI a s provázáním: varianty a výkonnostní parametry.

8.Architektura a topologie sítí určených pro přenos kvantového klíče.

9.Základy optického přenosu dat volných prostorem (Free space optics, FSO).

10.Systémy kvantového přenosu volným prostorem pozemní a satelitní způsoby přenosu, vlivy atmosféry, konfigurace.

11.Bezpečnost systémů a sítí kvantového přenosu klíče.

12.Základy integrované optiky.

13.Integrované optické komponenty pro kvantovou éru a jejich parametry.

Osnova cvičení:

1. Výpočet parametrů optické vláknové trasy. Ukázka optických vláknových telekomunikačních systémů. Měření optických vláknových tras a důležitost parametrů pro optický kvantový přenosu.

2. Praktická měření v IP sítích a ukázka směrování.

3. Praktická ukázka přenosu dat pomocí šifrované komunikace, ukázka PKI, generování klíčů.

4. Měření optických komponent. Optický vazební článek. Polarizační rozbočovače, interferometry. Porušení Bell nerovnosti.

5. Základní experimenty s protokolem BB84

6. Simulace protokolů pro kvantovou distribuci klíče.

7. Měření na reálném QKD systém - sifting .

8. Měření na reálném QKD systému - ER a PA

9. FSO měření sestavení a nasměrování FSO spoje, měření přenosu komunikačních FSO parametrů

10. FSO měření - Hong-Ou-Mandel interferometer - demonstrace 2-fotonové interference.

11. FSO měření přenosu QKD

12. Návrh optických planárních vlnovodů a planárních struktur. Exkurze do laboratoře nanoelektronických technologií - depozice atomárních vrstev (ALD), hluboké reaktivní iontové leptání (DRIE), litografie s přímým zápisem.

13. Simulace polovodičových laserů na bázi nanodrátů pomocí systému Silvaco TCAD. Simulace diody PN a lavinové fotodiody. Kvantové simulace nanostruktur: porovnání energetických stavů a vlnových funkcí atomů a kvantových teček různých tvarů a rozměrů."Není dosud vyplněno.

Cíle studia:

Studijní materiály:

Poznámka:

Rozvrh na zimní semestr 2025/2026:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2025/2026:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Kvantová informatika (povinný předmět programu)