Informatikai Tudományok Doktori Iskola

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (BME)

Villamosmérnöki és Informatikai Kar (VIK)

Híradástechnikai Tanszék (HIT)

Témavezető: Dr. Imre Sándor (DSc), tanszékvezető, BME HIT

Szuperaktivált kvantumcsatornák a jövő telekommunikációs hálózataiban

A kutatási téma néhány soros bemutatása

A zajos kvantumcsatornák kapacitásának visszaállíthatóságával („szuperaktiválás”) kapcsolatos kérdések továbbra is tisztázatlanok. A szuperaktiválás jelenségének elméleti háttere sem ismert pontosan, így elképzelhetők további csatorna-kombinációk is, amelyekkel a kvantumcsatornák kapacitása szuperaktiválható. Kutatásaim elsődleges célja a jövő kvantumkommunikációs hálózataiban rejlő lehetőségek feltérképezése.

A kutatóhely rövid bemutatása

A BME Híradástechnikai Tanszék 1991-ben alakult. A tanszék oktatási és kutatási feladatai szorosan kapcsolódnak a híradástechnika módszerekhez és a hírközlő rendszerek tervezéséhez, elektronikához és a számítástechnikához.
A tanszék aktív szerepet vállal a Kar alap, mester és doktori szintű képzésében mind a villamosmérnöki, mind pedig a műszaki informatika szakon.

A kutatás történetének, tágabb kontextusának bemutatása

A kvantumcsatornák szuperaktiválása klasszikus kommunikációs rendszerekben nem megvalósítható kvantummechanikai jelenségekre épül, új távlatokat nyitva meg a jövő telekommunikációs hálózataiban. 

A kvantumcsatornák a hagyományos optikai szálakkal, illetve vezeték nélküli optikai csatornákkal is megvalósíthatók a jelenlegi – már kiépített – hagyományos, nem kvantumkommunikáció-alapú hálózati architektúra felhasználásával. Ugyanakkor, a kvantumkommunikációs csatornák tulajdonságai nem írhatóak le a hagyományos, klasszikus információelmélet eredményeivel. 

1. ábra. A kvantumcsatornák a hagyományos optikai szálakkal, illetve a már kiépített hálózati infrastruktúrával megvalósíthatók.

Amíg a klasszikus kommunikációs csatornák esetén egyetlen kapacitás (klasszikus kapacitás) áll rendelkezésünkre az információátvitel megvalósítására, addig a kvantumcsatornák esetében többféle csatornakapacitás (klasszikus, kvantumalapú klasszikus, privát, tisztán kvantum) közül választhatunk – az átküldeni kívánt információ jellegétől függően.

Kvantumalapú kommunikáció? 

A Moore-törvény alapján, 2020-ra egy bit információt várhatóan egy atom tárol majd, így már néhány éven belül elérkezhet a kvantuminformatika világa. A kvantumszámítógépek megjelenésével az összes jelenlegi titkosítási módszer csődöt mond. A kvantumszámítógép működése a kvantumelméletre épül, és alkalmas arra, hogy minden mai modern, feltörhetetlennek vélt kódot másodpercek alatt feltörjön. A rejtjelezők ezért már ma olyan módszeren dolgoznak, amely a kvantumszámítógéppel szemben is képes megőrizni a titkos információkat. A kvantumkriptográfia alapú titkosítást már a gyakorlatban is megvalósították, laboratóriumi és szabadtéri körülmények között is. A protokoll működőképes, és valóban egy olyan titkosítási módszert nyújt, amely elméletileg sem törhető fel.

A szuperaktiválás jelensége, illetve a tökéletes információátvitel szuperaktiválásának lehetősége klasszikus (hagyományos, nem kvantum-alapú kommunikációs rendszerek) rendszerekben teljességgel elképzelhetetlen és megvalósíthatatlan.

A kvantum-információelméleti, illetve hagyományos információelméleti és algoritmuselméleti eredmények közti kapcsolatok felhasználhatók a kvantumkommunikációs protokollok információelméleti tulajdonságainak elemzésére, valamint hatékony kommunikációs kódolási eljárások kidolgozására.

A geometria alapvető feladata a különböző térbeli kiterjedések, alakzatok leírása és modellezése. A számítógépes geometria napjainkra különálló tudományterületté vált, szerepe pedig alapvető fontosságú a számítógépes grafika, geográfiai rendszerek, mesterséges intelligencia, robotika, illetve számos egyéb kutatás területén.

Kutatásaim elsődleges célja a jövő kvantumkommunikációs hálózataiban rejlő lehetőségek feltérképezése, a zajos kvantumcsatornák szuperaktiválhatóságának, valamint a kvantumcsatornák fejlett (klasszikus kommunikációs rendszerek esetén elképzelhetetlen) tulajdonságainak vizsgálatán keresztül.  

4. ábra. Szuperaktiválás: Az egyes kvantumcsatornák önmagukban nem képesek információátvitelre, a kombinált struktúra azonban igen! Az egyes csatornák aktiválhatják egymást. [G. Smith, J. Yard, Quantum Communication with Zero-capacity Channels. Science 321, 1812-1815 (2008)]

A kutatás célja, a megválaszolandó kérdések 

A kvantumcsatornák kapacitásával kapcsolatban számos kérdés jelenleg is tisztázatlan. 

A hagyományos információelméleti eredmények nem alkalmazhatók a kvantumrendszerek leírására, számos jelenségre pedig klasszikus analógia sem állítható fel. 

Kutatási munkáimban a kvantumcsatornák kapacitásával kapcsolatos nyitott kérdésekkel, valamint az azokban rejlő forradalmi lehetőségek vizsgálatával foglalkozom. 

5. ábra. Az optikai kvantumcsatornák szuperaktiválása forradalmasíthatja a jövő telekommunikációs hálózatait. A szuperaktiválás kiterjeszthető tökéletes (zero-error) információátvitelre is.  [L. Gyongyosi, S. Imre: Information Geometric Superactivation of Classical Zero-Error Capacity of Quantum Channels, Progress in Informatics, Quantum Information Technology, Print ISSN : 1349-8614, Online ISSN : 1349-8606; 2011.]

A kvantumcsatornák szuperaktiválási lehetőségeinek vizsgálata nagyszámú bemeneti kvantumállapot esetében bonyolult feladat. 

A csatornakapacitást leíró absztrakt kvantum-információelméleti gömb meghatározását hatékony, algoritmikus geometriai módszerekre vezetem vissza. A kvantumcsatornák kapacitásának meghatározása nehéz problémának bizonyult, ugyanis a kvantumcsatornák kapacitásának meghatározása numerikus módszerekkel: 

NP-teljes probléma !

Ennek következtében, a kapacitás meghatározása már egy kisméretű kvantumrendszer esetében lehetetlenné válik. 

A kifejlesztett információ-geometriai módszerrel azonban, – a numerikus úton NP-teljes probléma – kezelhetővé válik, megkerülhető, a kapacitás meghatározása pedig nagyméretű kvantumrendszerek (gyakorlati alkalmazások) esetében is nagy hatékonysággal végrehajtható.

Módszerek

A kvantumcsatornák kapacitásának meghatározása numerikus úton eddig nem sikerült, a kifejlesztett megoldás segítségével azonban forradalmi lehetőségek nyílhatnak meg a kvantumcsatornák kapacitásvizsgálatában.

Doktori munkámban a kvantumcsatornák szuperaktiválásának kérdését ezen információ-geometriai megoldásomra vezetem vissza. 

A kvantumcsatornák szuperaktiválási tulajdonságának vizsgálatára kifejlesztett geometriai módszerem segítségével elemezhetők a gyakorlati átvitel során alkalmazott kvantumcsatornák információelméleti tulajdonságai, illetve az azokkal kapcsolatos nyitott kérdések.

A kidolgozott geometriai eljárás segítségével válasz adható a kvantumcsatornák tulajdonságaival kapcsolatos – jelenleg is tisztázatlan – kérdésekre, illetve felderíthetők a zéró-kapacitású kvantumcsatornákon keresztül történő információátvitel megvalósításának feltételei.

A kvantumcsatorna kapacitását leíró kvantum-információelméleti gömb sugarának meghatározásához, a kvantumállapotok közti információelméleti távolságot használom.

8. ábra. A csatornakapacitás leírható a kvantum-információs gömb segítségével. A torzult struktúra oka: nem alkalmazhatók a hagyományos Euklideszi távolságok. [L. Gyongyosi, S. Imre: Informational Geometric Analysis of Superactivation of Zero-Capacity Optical Quantum Channels, SPIE Photonics West OPTO 2011, Advanced Quantum and Optoelectronic Applications, "Advances in Photonics of Quantum Computing, Memory, and Communication IV", Section on Quantum Communication, Jan. 2011, San Francisco, California, USA.]

Információ-geometriai szuperaktiválás

A kvantumcsatornák szuperaktiválási lehetőségeinek vizsgálata során rávilágítok a minimális entrópiájú kimeneti kvantumállapotok, valamint a maximális információelméleti sugár alakulása közti kapcsolatra, illetve elemzem ezen kapcsolat jellemzőit különböző csatornamodellek esetén.

9. ábra. A kidolgozott algoritmus több iterációt hajt végre az optimális kimeneti kvantumállapot, valamint a kvantum-információs gömb meghatározásához. Ezen esetek egyike sem felel meg az algoritmussal szemben támasztott követelményeknek. Az iteráció tovább folytatódik. [L. Gyongyosi, S. Imre: Information Geometric Superactivation of Classical Zero-Error Capacity of Quantum Channels, Progress in Informatics, Quantum Information Technology, Tokyo, Japan, Print ISSN : 1349-8614, Online ISSN : 1349-8606; 2011.]

A hagyományos Euklideszi értelemben vett távolságszámítási metrikák azonban a kvantumállapotok közötti kvantum-információelméleti távolságok meghatározására nem alkalmazhatóak, így ezen algoritmikus geometriai algoritmusok optimalizálását ezen absztrakt, kvantum-információelméleti térben hajtom végre. 

10. ábra (a):Az iterációs lépések folytatásával az algoritmus meghatározza a kvantum-információelméleti gömböt.  (b): az optimális megoldás (c) az átlagolt kvantumállapot módosításának hatása a kvantum-információelméleti gömb méretére. [L. Gyongyosi, S. Imre: Information Geometric Superactivation of Classical Zero-Error Capacity of Quantum Channels, Progress in Informatics, Quantum Information Technology, Tokyo, Japan, Print ISSN : 1349-8614, Online ISSN : 1349-8606; 2011.] 

Kutatási eredményeim közül kiemelendő az optikai szálakkal megvalósított kvantumcsatornák szuperaktiválási lehetőségeinek vizsgálata, valamint a tökéletes információátvitel (klasszikus és kvantum információ) kvantumcsatornákon keresztül történő megvalósításának vizsgálata.

11. ábra. A kidolgozott geometriai eljárás segítségével, nagy hatékonysággal elemezhetőek az optikai kvantumcsatornák szuperaktiválásával kapcsolatos – jelenleg is tisztázatlan – problémák. [L. Gyongyosi, S. Imre: Information Geometrical Analysis of Additivity of Optical Quantum Channels, IEEE/OSA Journal of Optical Communications and Networking (JOCN), IEEE Photonics Society & Optical Society of America, ISSN: 1943-0620; 2010.]

A kidolgozott algoritmusok alapvető fontosságú eszköze a kvantum-Delaunay háromszögesítés, valamint a megkonstruálására szolgáló geometriai eljárások és eszközök. 

12. ábra. (a) Hagyományos Euklideszi háromszögelés (b) kvantum-Delaunay struktúra. A kvantum-Delaunay struktúra esetében az információszámítás alapját a kvantum relatív entrópia függvény jelenti. [L. Gyongyosi, S. Imre: Algorithmical Analysis of Information-Theoretic Aspects of Secure Communication over Optical-Fiber Quantum Channels, Journal of Optical and Fiber Communications Research, Springer New York, ISSN 1867-3007, 1619-8638; 2010.]

Munkáimban megmutatom, hogy ezen információelméleti gömb sugarának meghatározására hatékony geometriai algoritmusok konstruálhatóak, a szuperaktiválás problémáját pedig visszavezetem a kvantumállapotok közti konvex burok meghatározására.

13. ábra. Kimeneti kvantumállapotokat tartalmazó konvex burok, valamint az abból meghatározott kvantum-információelméleti sugár

Az algoritmussal a gyakorlatban alkalmazott optikai kvantumcsatornák szuperaktiválását is elemezhetjük.

14. ábra. A módszert kiterjesztettem optikai kvantumcsatornákra is. [L. Gyongyosi, S. Imre: Information Geometrical Analysis of Additivity of Optical Quantum Channels, IEEE/OSA Journal of Optical Communications and Networking (JOCN), IEEE Photonics Society & Optical Society of America, ISSN: 1943-0620; 2010.]

A szuperaktiválható csatornakombinációk felderítését információ-geometriai módszerrel hajtom végre. A szuperaktiválás vizsgálatára bevezettem egy absztrakt információelméleti objektumot: a kvantum-információelméleti szupergömböt. („ quantum superball”). 

15. ábra. A szuperaktiválás kutatására kidolgozott absztrakt geometriai objektum: a „kvantum superball” [L. Gyongyosi, S. Imre: Information Geometric Superactivation of Zero-Capacity Quantum Channels, The Second International Conference on Quantum Information and Technology - New Trends in Quantum Information Technology (ICQIT2010), Quantum Information Science Theory Group (QIST), 2010, QIST, NII, Tokyo, Japan.]

A kutatás célja, a megválaszolandó kérdések

A tökéletes információátvitel szuperaktiválásával forradalmi lehetőségek nyílhatnak meg a jövő kvantumkommunikációs rendszereiben, amint arra készülő PhD disszertációmban is részletesen kitérek.

A kvantum-repeaterek („kvantum-jelismétlők”) tervezése és kifejlesztése alapvető fontosságú a jövő telekommunikációs hálózatainak hatékonysága szempontjából.

A kvantum-jelismétlők nem valósíthatóak meg a hagyományos, klasszikus-jelismétlők esetében alkalmazott módszerekkel, ugyanis a kvantumállapotok nem másolhatóak, többszörözhetők

A kidolgozott metódus segítségével zajos, egyenként zéró zero-error kapacitással rendelkező optikai Gauss kvantumcsatornák szuperaktiválhatóak.

A tökéletes információátvitel így az egyes kvantumcsatornák zajától függetlenül is megvalósítható.

A megoldás forradalmasíthatja a kvantum-repeaterek tervezését.

                                16. ábra. Optikai Gauss kvantumcsatornák alkalmazása tökéletes információátvitelre. Önmagukban a  kvantumcsatornák egyike sem képes tökéletes információátvitelre, a kombinált kapacitás azonban szuperaktiválható.

A kvantum-jelismétlők összefonódott állapotok, valamint a kvantum-teleportációs algoritmus segítségével kommunikálnak egymással. A jelenlegi megoldások kritikus része az összefonódott állapotok megosztása. 

A bázisállomások közti állapotmegosztás nagyon költséges és erőforrás-igényes feladat. A zajos kvantumcsatornákon keresztül megosztott kvantumállapotok sérültek, zajosak.

17.ábra. A kvantum-jelismétlők működési elve. A kommunikáció a bázisállomások között megosztott összefonódott állapotokra épül. [L. Gyongyosi, S. Imre: Efficient Quantum Repeaters without Entanglement Purification, International Conference on Quantum Information (ICQI) 2011, (The Optical Society of America (OSA), University of Rochester), Jun. 2011, University of Ottawa, Ottawa, Canada.]

18. ábra. Összefonódott állapotok tisztítása. Komplex és költséges művelet.

A kutatási munkáimban javaslatot teszek a napjainkban ismert kvantum-jelismétlők működési mechanizmusának, illetve azok strukturális felépítésének módosításaira, amely módosításnak köszönhetően nagyságrendekkel hatékonyabb kommunikáció valósítható meg a jövő kvantumkommunikációs hálózataiban.

Eddigi eredmények

A készülő doktori disszertációmban zajos kvantumcsatornák szuperaktiválási lehetőségeit elemzem. Kutatásaimban a kvantumcsatornák többféle kapacitásának szuperaktiválási lehetőségeit is vizsgálom. A szuperaktiválás kérdését emellett kiterjesztem a kvantumcsatornákon keresztüli tökéletes (zero-error) információátvitelre. 

A zéró-kapacitású kvantumcsatornák „szuperaktiválási” lehetőségeinek kutatásával kapcsolatban megjelent több folyóiratcikkem is (IEEE, Elsevier, Springer, Wiley).

A cikkek és publikációk készítése mellett több külföldi szakmai konferencián is részt vettem.

           

A kvantumcsatornák szuperaktiválásával foglalkozó eredményeimet több rangos külföldi konferencián is bemutattam, többek között:

• University of Cambridge (Cambridge, UK),
• University of Harvard (Cambridge, USA),
• University of Berkeley (California, USA),
• Princeton University (New Jersey, USA),
• University of Arizona (Arizona, USA);
• University of Ottawa (Kanada)
• University of Queensland (Ausztrália),
• University of Southampton (Anglia),
• National Institute of Informatics, Tokió (Japán),
• Nanyang Technological University, Szingapúr.

A szakmai konferenciacikkeimmel 2009-ben „Best Paper Award” díjat, valamint 2010-ben a Harvard Egyetem (Cambridge, USA) szakmai díját sikerült elnyernem. Szakmai cikkemmel 2009-ben a Hírközlési és Informatikai Tudományos Egyesület „Pollák-Virág” díját sikerült elnyernem. 2010-ben, a Csibi Sándor Ösztöndíj mellett, az Arizonai Egyetem díját is sikerült elnyernem.

A szakmai tevékenységen túlmenően részt veszek a „Kvantum-informatika és kommunikáció” c. tárgy oktatásában, illetve a tárgyhoz tartozó előadásanyagok készítésében. Emellett, előkészületi fázisban tart egy kvantuminformatikával foglalkozó könyv (Advanced Quantum Communications – An Engineering Approach), a Wiley-IEEE Press (New Jersey, USA) kiadásában.

A tudományos konferenciák mellett részt veszek a 2012-ben Budapesten megrendezésre kerülő „QuantumComm 2012” kvantum-informatikai konferencia szervezésében (weboldal: http://www.quantumcomm.org/). 

A kvantumcsatornák szuperaktiválási lehetőségeinek vizsgálatán túlmenően, elemeztem a kvantum-alapú intelligens hálózati kommunikáció megvalósítási lehetőségeit, valamint egy cikkben kifejtettem a hagyományos kvantum Fourier transzformáció pontosságának növelését célul kitűző matematikai algoritmusom működési elvét. A közeljövőben több, kvantum-informatikával kapcsolatos publikáció elkészítését tervezem, elsődlegesen a kvantumcsatornák további szuperaktiválási lehetőségeivel kapcsolatban. 

Az eddigi publikációk és konferencia előadások listája: http://www.hit.bme.hu/~gyongyosi/. 

Hivatkozások

[S. B, P. W. Shor, On the Complexity of Computing Zero-Error and Holevo Capacity of Quantum Channels, arXiv:0709.2090 [quant-ph] (2007)]
[G. Smith, J. Yard, Quantum Communication with Zero-capacity Channels, Science 321, 1812–1815 (2008)]
[R. Duan, Superactivation of zero-error capacity of noisy quantum channels, arXiv:0906.2527, (2009)]
[T. S. Cubitt, Graeme Smith, Super-Duper-Activation of Quantum Zero-Error Capacities, arXiv:0912.2737v1. (2010).]
[T. Cubitt, J. X. Chen, és A. Harrow, Superactivation of the Asymptotic Zero-Error Classical Capacity of a Quantum Channel, arXiv: 0906.2547. (2009)]
 

Saját publikációk, hivatkozások, linkgyűjtemény

    Publikációk és tudományos előadások listája

    Folyóirat publikációk

1. László Gyöngyösi, Sándor Imre, Information Geometric Superactivation of Classical Zero-Error Capacity of Quantum Channels, Progress in Informatics, Quantum Information Technology, Quantum Information Science Theory Group, National Institute of Informatics, Tokyo, Japán, Print ISSN : 1349-8614, Online ISSN : 1349-8606; elfogadva.
2. László Gyöngyösi, Sándor Imre, Algorithmic Superactivation of Asymptotic Quantum Capacity of Zero-Capacity Quantum Channels, Information Sciences, Informatics and Computer Science Intelligent Systems Applications, ELSEVIER, ISSN: 0020-0255; elfogadva. (előkészületben, várható dátum: 2011.)
3. László Gyöngyösi, Sándor Imre, Capacity Recovery of Very Noisy Optical Quantum Channels, International Journal of Applied Mathematics and Informatics, University Press, ISSN: 2074-1278, Egyesült Királyság; 2011.
4. László Gyöngyösi, Sándor Imre, Information Geometrical Analysis of Additivity of Optical Quantum Channels, IEEE/OSA Journal of Optical Communications and Networking (JOCN), IEEE Photonics Society & Optical Society of America, ISSN: 1943-0620; 2010, elfogadva.
5. László Gyöngyösi, Sándor Imre, Algorithmical Analysis of Information-Theoretic Aspects of Secure Communication over Optical-Fiber Quantum Channels, Journal of Optical and Fiber Communications Research, Springer New York, ISSN 1867-3007 (Print) 1619-8638 (Online); 2010, elfogadva.
6. László Gyöngyösi, Sándor Imre, Information Geometric Security Analysis of Differential Phase Shift QKD Protocol, Security and Communication Networks, John Wiley & Sons, Ltd. ISSN: 1939-0114; 2010, elfogadva.
7. László Gyöngyösi, Sándor Imre, Novel Quantum Information Solution to Copy-Protection and Secured Authentication, International Journal of Internet Technology and Secured Transactions (IJITST), ISSN (Online): 1748-5703, ISSN (Print): 1748-569X; 2011, elfogadva.
8. László Gyöngyösi, Sándor Imre, Informational Geometric Analysis of Superactivation of Asymptotic Quantum Capacity of Zero-Capacity Optical Quantum Channels, Proceedings of SPIE Photonics West OPTO 2011, ISBN: 9780819484857, Vol: 7948.
9. László Gyöngyösi, Sándor Imre, Information Geometric Solution to Additivity of Amplitude-Damping Quantum Channel, AIP Conference Proceedings of QCMC 2010, American Institute of Physics, AIP Conference Proceedings Series (Library of Congress), 2011.
10. László Gyöngyösi, Sándor Imre, Quantum Informational Divergence in Quantum Channel Security Analysis, International Journal of Network Security, ISSN 1816-353X, ISSN 1816-3548; 2011, elfogadva.
11. László Gyöngyösi, Sándor Imre, Efficient Computational Information Geometric Analysis of Physically Allowed Quantum Cloning Attacks for Quantum Key Distribution Protocols, WSEAS Transactions on Communications, ISSN: 1109-2742; 2010, elfogadva.
12. László Gyöngyösi, Sándor Imre, Information Geometrical Approximation of Quantum Channel Security, International Journal On Advances in Security, International Academy, Research and Industry Association, ISSN: 1942-2636; 2010, elfogadva.
13. László Gyöngyösi, Sándor Imre, Geometrical Estimation of Information Theoretical Impacts of Incoherent Attacks for Quantum Cryptography, International Review of PHYSICS, Print ISSN: 1971 - 680X; 2010, elfogadva.
14. László Gyöngyösi, Sándor Imre, Quantum Singular Value Decomposition Based Approximation Algorithm, Journal of Circuits, Systems, and Computers (JCSC), World Scientific, Print ISSN: 0218-1266, Online ISSN: 1793-6454; 2010, elfogadva.
15. László Gyöngyösi, Sándor Imre, Quantum Information Theoretical Based Geometrical Representation of Eavesdropping Activity on the Quantum Channel, Infocommunications Journal, Scientific Association for Infocommunications, ISSN 0018-2028; 2010, elfogadva.
16. László Gyöngyösi, Sándor Imre, Quantum Protected Software, International Review on Computers and Software, ISSN:1828-6003, 1828-6011; 2009, elfogadva.
17. Gyöngyösi László, Imre Sándor, A kvantumkriptográfia infokommunikációs alkalmazásai,Híradástechnika folyóirat, Hírközlési és Informatikai Tudományos Egyesület, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Híradástechnikai Tanszék, 2008. ISSN 0018-2028. Pollák-Virág díj, Hírközlési és Informatikai Tudományos Egyesület, 2009.
18. Gyöngyösi László, Kvantuminformatika az adatvédelemben, Alma Mater, Tanulmányok az információ és tudásfolyamatokról: Szabad Adatok, Védett Adatok 2, 341–378. oldal, BME GTK Információ és Tudásmenedzsment Tanszék, ISSN 1587-2386, ISBN 798-963-87788-5-7; 2008.
19. Gyöngyösi László, Tor és Torpark, az új generációs anonim böngészők funkcionális és teljesítményelemzése, Alma Mater, Tanulmányok az információ és tudásfolyamatokról 11.159–191.oldal, BME GTK Információ és Tudásmenedzsment Tanszék, 2007. ISSN 1587-2386, ISBN-10 963-421-429-0, ISBN-13 987-963-421-429-8. On-line változat: PET Portál Tanulmányok és Publikációk.

Előkészületben (2011)

L. Gyongyosi, S. Imre, Zero-Error Transmission of Classical Information with Zero-Capacity Gaussian Quantum Channels, 2011. 
L. Gyongyosi, S. Imre, Photonic Entanglement for Perfect Transmission of Quantum Information, 2011. 
L. Gyongyosi, S. Imre, Quantum Repeaters with Superactivated Gaussian Optical Fiber Quantum Channels, 2011. 
L. Gyongyosi, S. Imre, Pilot Quantum Error Correction, 2011.
L. Gyongyosi, S. Imre, The Kerosene Classical Capacity of a Quantum Channel, 2011.

---

Könyv

Sándor Imre and László Gyöngyösi, Advanced Quantum Communications – An Engineering Approach, Publisher: Wiley-IEEE Press (New Jersey, USA), John Wiley &   Sons, Inc., The Institute of Electrical and Electronics Engineers. (előkészületben, várható dátum: 2012.)

---

Könyvfejezet

1. L. Gyöngyösi, S. Imre, Quantum Cryptographic Protocols and Quantum Security, Megjelenés: Cryptography: Protocols, Design and Applications, Nova Science Publishers, USA. 2011. (előkészületben, várható dátum: 2011.)

 

2. L. Gyöngyösi, S. Imre, Secure Long-Distance Quantum Communication over Noisy Optical Fiber Quantum Channels, Megjelenés: Optical Fibers, INTECH, ISBN 978-953-307-922-6; (előkészületben, várható dátum: 2011.)

 

3. L. Gyöngyösi, S. Imre, Quantum Cellular Automata Controlled Self-Organizing Networks, Megjelent: Cellular Automata, INTECH, ISBN 978-953-7619-X-X; 2010.

 

4. L. Bacsárdi, L. Gyöngyösi, M. Bérces, S. Imre, Quantum Solutions for Future Space Communication, Megjelent: Quantum Computers, Nova Science Publishers, 2010.

 

5. S. Szabó, L. Gyöngyösi, K. Lendvai, S. Imre, Overview of IP Multimedia Subsystem Protocols and Communication Services, Megjelent: Advanced Communication Protocol Technologies: Solutions, Methods and Applications, 2010.

---

Előadások

1. László Gyöngyösi, Sándor Imre, Efficient Quantum Repeaters without Entanglement Purification, International Conference on Quantum Information (ICQI) 2011, (The Optical Society of America (OSA), University of Rochester), Jun. 2011, University of Ottawa, Ottawa, Canada.
2. László Gyöngyösi, Sándor Imre, Channel Capacity Restoration of Noisy Optical Quantum Channels, ICOAA '11 Conference, Section on Optical Quantum Communications, Febr. 2011, University of Cambridge, Cambridge, Egyesült Királyság.

1. László Gyöngyösi, Sándor Imre, Informational Geometric Analysis of Superactivation of Zero-Capacity Optical Quantum Channels, SPIE Photonics West OPTO 2011, Advanced Quantum and Optoelectronic Applications, "Advances in Photonics of Quantum Computing, Memory, and Communication IV", Section on Quantum Communication, Jan. 2011, The Moscone Center, San Francisco, California, USA.
2. László Gyöngyösi, Sándor Imre, Algorithmic Solution to Superactivation of Zero-Capacity Optical Quantum Channels, Photonics Global Conference (PGC) 2010, Nanyang Technological University, IEEE Photonics Society, Nature Photonics, 2010, Suntec City, Szingapúr, elfogadva.
3. László Gyöngyösi, Sándor Imre, Information Geometric Superactivation of Zero-Capacity Quantum Channels, The Second International Conference on Quantum Information and Technology – New Trends in Quantum Information Technology (ICQIT2010), Quantum Information Science Theory Group (QIST), National Institute of Informatics (NII), National Institute of Information and Communications Technology (NICT), 2010, Tokyo, Japán, elfogadva.
4. László Gyöngyösi, Sándor Imre, Capacity Recovery of Useless Photonic Quantum Communication Channels, ALS Conference, Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab), University of California, Berkeley (California), USA, 2010, elfogadva.
5. László Gyöngyösi, Sándor Imre, Method for Discovering of Superactive Zero-Capacity Optical Quantum Channels, IONS-NA Conference, (Optical Society of America (OSA), American Physical Society (APS), SPIE—The International Society for Optical Engineering, Rochester Institute of Optics, University of Maryland), 2010, University of Arizona, Tucson (Arizona), USA, elfogadva.
6. László Gyöngyösi, Sándor Imre, Information Geometrical Solution to Additivity of Non-Unital Quantum Channels, QCMC 2010, 10th Quantum Communication, Measurement & Computing Conference, Section on Quantum Computing and Quantum Information Theory (Centre for Quantum Computer Technology) July 2010, University of Queensland, Brisbane, Queensland, Ausztrália, elfogadva.
7. László Gyöngyösi, Sándor Imre, Computational Information Geometric Analysis of Quantum Channel Additivity, Photon10 Conference, Quantum Electronics Group (QEP-19), Section on Quantum information, University of Southampton, Institute of Physics (IOP) Optics and Photonics Division, 2010, Southampton, UK, elfogadva.
8. László Gyöngyösi, Sándor Imre, Novel Geometrical Solution to Additivity Problem of Classical Quantum Channel Capacity, The 33rd IEEE Sarnoff Symposium - 2010, IEEE Princeton/Central Jersey Section, Princeton University, Apr. 2010, Princeton, New Jersey, USA, elfogadva.
9. László Gyöngyösi, Sándor Imre, Computational Geometric Analysis of Physically Allowed Quantum Cloning Transformations for Quantum Cryptography, 4th WSEAS International Conference on Computer Engineering and Applications, Section on Quantum Computing, (The World Scientific and Engineering Academy and Society, CEA '10), 2010, University of Harvard, Cambridge (Massachusetts), USA, elfogadva. BEST PAPER AWARD 2010, Harvard University, Cambridge, USA.
10. László Bacsárdi, László Gyöngyösi, Sándor Imre, Using Redundancy-free Quantum Channels for Improving the Satellite Communication, PSATS 2010, 2nd International ICST Conference on Personal Satellite Services, Section on Satellite Quantum Communications, 4-6 February 2010, Rome, Italy, elfogadva. Lecture Notes of The Institute for Computer Sciences Social-Informatics and Telecommunications Engineering (ISSN: 1867-8211) (2010)
11. László Gyöngyösi, Sándor Imre, Quantum Informational Geometry for Secret Quantum Communication, The First International Conference on Future Computational Technologies and Applications, FUTURE COMPUTING 2009, Section on Quantum Computing, International Academy, Research and Industry Association, 2009, Athén, Görögország, elfogadva. FUTURE COMPUTING 2009: Best Paper Award.
12. László Gyöngyösi, László Bacsárdi, Sándor Imre, Novel Approach for Quantum Mechanical Based Autonomic Communication, The First International Conference on Future Computational Technologies and Applications, FUTURE COMPUTING 2009, Section on Quantum Computing, International Academy, Research and Industry Association, 2009, Athén, Görögország, elfogadva.
13. László Bacsárdi, László Gyöngyösi, Sándor Imre, Solutions For Redundancy-free Error Correction In Quantum Channel, International Conference on Quantum Communication and Quantum Networking, October 26 – 30, 2009, Vico Equense, Sorrento-félsziget, Nápoly, Olaszország, elfogadva.
14. László Gyöngyösi, Sándor Imre, Quantum Divergence based Quantum Channel Security Estimation, N2S’2009 International Conference on Network and Service Security, Section on Quantum Cryptography and QKD, IFIP TC6 WG, IEEE France, June, 2009. Párizs, Franciaország, elfogadva.
15. László Gyöngyösi, Sándor Imre, Unduplicable Quantum Data Medium Based Secret Decryption and Verification, The 4th International Conference for Internet Technology and Secured Transactions (ICITST-2009) , November 9-12, 2009, IEEE UK & RI, London, Egyesült Királyság, elfogadva.
16. László Gyöngyösi, Sándor Imre, Fidelity Analysis of Quantum Cloning Attacks in Quantum Cryptography, ConTEL 2009 International Conference on Telecommunications, IEEE Communications Society, 2009, Zágráb, Horvátország, elfogadva.
17. Gyöngyösi László, Valóban feltörhetetlen? A kvantumkriptográfia biztonsági analízise, Hacktivity konferencia 2008, Budapest
18. Gyöngyösi László, Holografikus kvantum-másolásvédelmi protokoll működési elvének kidolgozása, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Villamosmérnöki és Informatikai Kar, Híradástechnikai Tanszék, 2008.
19. Gyöngyösi László, Klasszikus biztonsági rendszerek kvantumszámítógép alapú támadása, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék, Search-Lab, 2007.

Tudományos Diákköri Konferencia

1. Gyöngyösi László, Technológiai áttörés a prímfaktorizációban, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Villamosmérnöki és Informatikai Kar, Tudományos Diákköri Konferencia, Különdíj, 2007
2. Gyöngyösi László, Holografikus kvantum-másolásvédelem, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Villamosmérnöki és Informatikai Kar, Tudományos Diákköri Konferencia, Különdíj, 2007
3. Gyöngyösi László, Az abszolút biztonságos kulcskialakítás megvalósításának szimulációja, XXVIII. OTDK, Országos Tudományos Diákköri Konferencia,  Informatika Tudományi Szekció Szakmai Bizottságának különdíja, 2007
4. Gyöngyösi László, Az abszolút biztonságos kulcskialakítás megvalósításának szimulációja, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Villamosmérnöki és Informatikai Kar, Tudományos Diákköri Konferencia, I. helyezés (Ericsson Magyarország), 2006
5. Gyöngyösi László, A kvantumkriptográfia verifikációja formális analízissel, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Villamosmérnöki és Informatikai Kar, Tudományos Diákköri Konferencia, III. helyezés, 2006

Konferenciaszervezés

    QuantumComm 2012 - The Improving Quantum World
    2nd International ICST Conference on Quantum Communication and Quantum Networking (QC2012)
    Budapest, 2012. március 19 – 22.

    (Co-organized by the Budapest University of Technology, Department of Telecommunications in cooperation with Universita' di Pavia, Foundations of Quantum Mechanics, and         Quantum Optics, Qubit.it).
    
    weboldal: http://www.quantumcomm.org/

---

Oktatási tevékenység

• Kvantum-informatika és kommunikáció    

• Mérés laboratórium (Mérnök Informatikus szak, Villamosmérnöki szak)

---

Díjak
·         PhD Student Grant of Optical Society of America (OSA), University of Arizona, USA.
·         BMe Kutatói Pályázat 2010, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem.
·         CSIBI SÁNDOR ösztöndíj 2010, PhD kutatói ösztöndij, Pro Progressio, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Villamosmérnöki és Informatikai Kar.
·         BEST PAPER AWARD 2010, International Conference on Computer Engineering and Applications, Harvard University, Cambridge, USA.
·         BEST PAPER AWARD 2009, FUTURE COMPUTING, The First International Conference on Future Computational Technologies and Applications, 2009.
·         Pollák-Virág díj, Hírközlési és Informatikai Tudományos Egyesület, 2009.
·         Köztársasági Ösztöndíj, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
·         Szakmai Kari BME ösztöndíj, BME Villamosmérnöki és Informatikai Kar, A kategória
·         Egyetemi BME Ösztöndíj, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, A kategória.

A pályázóról

Gyöngyösi László 2008-ban szerzett kitüntetéses diplomát a BME Villamosmérnöki és Informatikai Kar műszaki informatika szakán. Jelenleg PhD hallgató a BME Villamosmérnöki és Informatikai Kar Híradástechnikai Tanszékén. Főbb kutatási területei a kvantuminformatika, kvantumkommunikációs protokollok, valamint a kvantumkriptográfia.