Fotonické kvantové řízení laserem chlazeného plazmatu
| Název práce v češtině: | Fotonické kvantové řízení laserem chlazeného plazmatu |
|---|---|
| Název v anglickém jazyce: | Photonic Quantum Control of Laser-Cooled Plasma |
| Klíčová slova: | laserem chlazené plazma|kvantové technologie|fotonika |
| Klíčová slova anglicky: | laser-cooled plasma|quantum technologies|photonics |
| Akademický rok vypsání: | 2024/2025 |
| Typ práce: | disertační práce |
| Jazyk práce: | |
| Ústav: | Katedra fyziky povrchů a plazmatu (32-KFPP) |
| Vedoucí / školitel: | Mgr. Michal Hejduk, Ph.D. |
| Řešitel: | |
| Konzultanti: | RNDr. Petr Dohnal, Ph.D. |
| Zásady pro vypracování |
| 1. Provést komplexní rešerši literatury o fotonických kvantových technologiích a jejich aplikacích v kvantové metrologii a výpočetní technice.
2. Navrhnout a vyvinout fotonické zařízení založené na vláknech, integrované s pastmi pro ionty a elektrony. 3. Prozkoumat a otestovat mechanismy pro kvantové řízení provázaného systému iontů a elektronů. 4. Predikce výstupů experimentů, sběr a analýza dat pomocí pokročilých výpočetních metod. |
| Seznam odborné literatury |
| 1. Moody, G. et al. 2022 Roadmap on integrated quantum photonics. J. Phys. Photonics 4, 012501 (2022).
2. Takahashi, H., Kassa, E., Christoforou, C. & Keller, M. Strong Coupling of a Single Ion to an Optical Cavity. Phys. Rev. Lett. 124, 013602 (2020). 3. Christoforou, C., Pignot, C., Kassa, E., Takahashi, H. & Keller, M. Enhanced ion–cavity coupling through cavity cooling in the strong coupling regime. Sci Rep 10, 15693 (2020). 4. Crimin, F., Garraway, B. M. & Verdú, J. The quantum theory of the Penning trap. J. Mod. Opt. 65, 427–440 (2018). 5. Další podle doporučení školitele. |
| Předběžná náplň práce |
| V pasti zachycené ionty stojí za pokroky v optických atomových hodinách, kvantové metrologii a kvantovém výpočtu z posledních let. Integrace kvantového systému zachycených iontů s fotonickými zařízeními, zejména prostřednictvím silné kolektivní vazby uvnitř optického rezonátoru, má potenciál umožnit efektivní provázání prostorově oddělených pastí. Takový pokrok je zásadní pro vývoj distribuovaných kvantových výpočtů a kvantových síťových systémů. Nahrazení zachycených iontů zachycenými elektrony by mohlo dramaticky zvýšit efektivitu kvantových sítí. Avšak výzva efektivně připravit a přečíst stav uvězněných elektronů nebyla dosud překonána. Projekt navrhuje řešení tohoto problému spojením laserem chlazených iontů se zachycenými elektrony. V rámci práce se bude prozkoumávat integrace fotonického zařízení založeného na vláknech s pastmi pro ionty a elektrony a budou se studovat mechanismy řízení kvantových systémů sestávajících z iontů a elektronů.
https://physics.mff.cuni.cz/kfpp/php/dis-abs.php?id=460&langen=0 |
| Předběžná náplň práce v anglickém jazyce |
| Trapped ions stand at the forefront of advancements in optical atomic clocks, quantum metrology, and quantum computing. The integration of this quantum system with photonic devices, notably through strong collective coupling within an optical cavity, promises to enable efficient entanglement across spatially separated traps. Such an advancement is crucial for the development of distributed quantum computing and quantum network systems. Substituting trapped ions with trapped electrons could dramatically increase the efficiency of quantum networks. Yet, the challenge of effectively preparing and reading out the state of trapped electrons remains. Addressing this challenge, the project proposes the coupling of laser-cooled trapped ions with trapped electrons. It will explore the integration of a fiber-based photonic device with ion and electron traps, investigating the quantum control mechanisms of these coupled electron-ion quantum systems.
https://physics.mff.cuni.cz/kfpp/php/dis-abs.php?id=460&langen=1 |