Kvantovo-mechanické previazanie optického rezonátora s iónmi v ultra-chladnej plazme
| Thesis title in thesis language (Slovak): | Kvantovo-mechanické previazanie optického rezonátora s iónmi v ultra-chladnej plazme |
|---|---|
| Thesis title in Czech: | Kvantově-mechanické provázání optického rezonátorů s ionty v ultra-chladném plazmatu |
| Thesis title in English: | Quantum-mechanical entangling of optical resonator with ions in ultra-cold plasma |
| Key words: | Optický rezonátor|Režim silného previazania|Stabilizácia frekvencie lasera |
| English key words: | Optical resonator|Strong coupling regime|Laser frequency stabilisation |
| Academic year of topic announcement: | 2021/2022 |
| Thesis type: | Bachelor's thesis |
| Thesis language: | slovenština |
| Department: | Department of Surface and Plasma Science (32-KFPP) |
| Supervisor: | Mgr. Michal Hejduk, Ph.D. |
| Author: | Bc. Ivan Hudák - assigned and confirmed by the Study Dept. |
| Date of registration: | 24.10.2021 |
| Date of assignment: | 25.10.2021 |
| Confirmed by Study dept. on: | 13.12.2021 |
| Date and time of defence: | 07.09.2022 09:00 |
| Date of electronic submission: | 21.07.2022 |
| Date of submission of printed version: | 21.07.2022 |
| Date of proceeded defence: | 07.09.2022 |
| Opponents: | RNDr. Adolf Kaňka, Dr. |
| Guidelines |
| 1. Studium doporučené literatury.
2. Návrh optického rezonátoru. 3. Vývoj stabilizačního algoritmu. 4. Návrh algoritmu pro zpracování dat. |
| References |
| 1. Herskind, P. F., Dantan, A., Marler, J. P., Albert, M. & Drewsen, M. Realization of collective strong coupling with ion Coulomb crystals in an optical cavity. Nature Phys 5, 494–498 (2009).
2. Hejduk, M. & Heazlewood, B. R. Off-axis parabolic mirror relay microscope for experiments with ultra-cold matter. Rev. Sci. Instrum. 90, 123701 (2019). 3. Dohnal, P., …, Hejduk, M. et al. Collisional-radiative recombination of Ar+ ions with electrons in ambient helium at temperatures from 50 K to 100 K. Phys. Rev. A 87, 052716 (2013). 4. Foot, C. J. Atomic Physics (Oxford University Press, 2005). |
| Preliminary scope of work |
| Ionty lasery zchlazené na tisíciny stupně nad absolutní nulou se dnes využívají v kvantových počítačích, kvantových detektorech a kvantových simulátorech. Simulátory slouží ke konstrukci modelů imitujících reálné systémy – jako jsou okraje černých děr, raný vesmír nebo vysokoteplotní supravodiče – které se vyznačují kvantově mechanickým kolektivním chováním, jež by klasické počítače simulovaly léta.
Ionty se musí uchovávat izolované od vnějších rušivých vlivů v tzv. iontových pastech. Na Katedře fyziky povrchů a plazmatu již léta provozujeme dvě a třetí vzniká právě za účelem zkoumání kvantových kolektivních jevů v plazmatu. Cílem je vytvořit systém, který bude obsahovat jak ionty, (což už je dnes ustálená praxe) tak i elektrony (to je nové). Něco podobného existuje uvnitř bílých trpaslíků a na površích neutronových hvězd. My máme tedy za cíl vytvořit “bílého trpaslíka na Zemi”. Vzhledem k tomu, že elektrony jsou 1800krát lehčí než protony, jejich vliv na pohyb ultra-chladných iontů bude stěží pozorovatelný existujícími experimentálními metodami. Proto v Ultra-Cold Plasma Laboratory vyvíjíme detekční metodu založenou na provázání kvantových stavů iontů s módy optického rezonátoru (nebo jinými slovy vycházející z principů Cavity Quantum Electrodynamics, CQED). V rámci Vaší bakalářské práce zkonstruujete systém pro stabilizaci laseru pro tuto detekční metodu a budete se podílet na prvotních experimentech. Získáte praxi s používáním laserů, což vám otevře dveře do prestižních zahraničních pracovišť, jak akademických, tak soukromých (Honeywell, Infineon a další). Projekt je financován z programu PRIMUS, jenž má za cíl podporovat mladé vědce přicházející ze zahraničí při rozvíjení excelentního výzkumu na půdě Univerzity Karlovy. Více informací rovněž zde: https://mhejduk.com. |