Atomární zdroj pro aplikace v kvantové detekci: Případová studie s vápníkem

• Název práce v češtině: Atomární zdroj pro aplikace v kvantové detekci: Případová studie s vápníkem
• Název v anglickém jazyce: Atom Source for Applications in Quantum Detection: A Case Study with Calcium
• Klíčová slova: Kvantová manipulace|Generování atomárních svazků|Elektron-iontové pasti|Kvantové detektory|Kvantová metrologie|Zachytávání chladných elektronů a iontů|Laserem asistovaná desorpce atomů|Pokročilé kvantové experimenty
• Klíčová slova anglicky: Quantum manipulation|Atom beam generation|Electron-ion traps|Quantum detectors|Quantum metrology|Trapping of cold electrons and ions|Laser-assisted atom desorption|Advanced quantum experiments
• Akademický rok vypsání: 2024/2025
• Typ práce: bakalářská práce
• Ústav: Katedra fyziky povrchů a plazmatu (32-KFPP)
• Vedoucí / školitel: Mgr. Michal Hejduk, Ph.D.

Zásady pro vypracování

1) Studium literatury a sepsání přehledu o záchytu chladných elektronů a iontů v radiofrekvenčních pastech a generaci atomárních svazků.
2) Seznámení se s aparaturou pro záchyt elektronů a iontů a se zdrojem atomů vápníku.
3) Analýza funkčnosti atomárního zdroje a návrh technického vylepšení.

Seznam odborné literatury

1. Ballance, T. G. et al. A short response time atomic source for trapped ion experiments. Rev. Sci. Instrum. 89, 053102 (2018).
2. Mango, F. & Maccioni, E. Light-induced ejection of calcium atoms from polymer surfaces. Eur. Phys. J. D 50, 253–256 (2008).
3. Foot, C. J. Atomic Physics. (Oxford University Press, Oxford ; New York, 2005).
4. Foot, C. J., Trypogeorgos, D., Bentine, E., Gardner, A. & Keller, M. Two-frequency operation of a Paul trap to optimise confinement of two species of ions. Int. J. Mass Spectrom. 430, 117–125 (2018).
5. Carney, D., Häffner, H., Moore, D. C. & Taylor, J. M. Trapped Electrons and Ions as Particle Detectors. Phys. Rev. Lett. 127, 061804 (2021).

Předběžná náplň práce

V této inovativní bakalářské práci se ponoříte do světa kvantové fyziky a technologií, s cílem optimalizovat atomární zdroj pro generaci atomů vápníku, klíčové komponenty v pokročilých kvantových experimentech. Práce nabízí jedinečnou příležitost stát se součástí výzkumného týmu, který tlačí hranice možného v kvantové manipulaci, detekci a simulacích, a to vše s využitím nejnovějších technologií a metod.

Hlavní cíle práce:
1. Analýza a optimalizace atomárního zdroje:
* Studium provozních parametrů pícky pro generaci atomů vápníku, určení ideálního toku atomů pro kvantové experimenty.
* Experimentální ověření rychlosti a efektivity přerušení toku atomů, klíčové pro precizní provoz elektron-iontové pasti.

2. Inovace ve vývoji atomárních zdrojů:
* Navržení a testování inovativních řešení pro zvýšení efektivity generace atomů vápníku, například laserem asistovaná desorpce z polymerů.

3. Přínos pro kvantovou technologii:
* Příspěvek k rozvoji techniky kvantové manipulace iontů, esenciální pro vývoj kvantových počítačů a simulátorů.
* Příspěvek k rozvoji využití elektronů vzniklých fotoionizací jako detektorů fotonů, otevírající nové možnosti v kvantové komunikaci a metrologii.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

In this innovative bachelor's thesis, you will dive into the world of quantum physics and technologies, with the goal of optimizing the atom source for the generation of calcium atoms, key components in advanced quantum experiments. This work offers a unique opportunity to become part of a research team that is pushing the boundaries of what is possible in quantum manipulation, detection, and simulations, all utilizing the latest technologies and methods.

Main objectives of the work:
1. Analysis and optimization of the atomic source:
* Study of the operational parameters of the source for the generation of calcium atoms, determining the ideal atom flow for quantum experiments.
* Experimental verification of the speed and efficiency of interrupting the atom flow, crucial for precise manipulation of electron-ion traps.
2. Innovation in the development of atom sources:
* Designing and testing innovative solutions to increase the efficiency of calcium atom generation, such as laser-assisted desorption from polymers.
3. Contribution to quantum technology:
* Contribution to the development of the quantum manipulation technique with ions, essential for the development of quantum computers and simulators.
* Enhancing the application of electrons generated through photoionization as photon detectors, thereby unlocking novel opportunities in the fields of quantum communication and precision metrology.