Fotonické kvantové řízení laserem chlazeného plazmatu
| Thesis title in Czech: | Fotonické kvantové řízení laserem chlazeného plazmatu |
|---|---|
| Thesis title in English: | Photonic Quantum Control of Laser-Cooled Plasma |
| Key words: | laserem chlazené plazma|kvantové technologie|fotonika |
| English key words: | laser-cooled plasma|quantum technologies|photonics |
| Academic year of topic announcement: | 2024/2025 |
| Thesis type: | dissertation |
| Thesis language: | |
| Department: | Department of Surface and Plasma Science (32-KFPP) |
| Supervisor: | Mgr. Michal Hejduk, Ph.D. |
| Author: | |
| Advisors: | RNDr. Petr Dohnal, Ph.D. |
| Guidelines |
| 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. |
| References |
| 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. |
| Preliminary scope of work |
| 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 |
| Preliminary scope of work in English |
| 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 |