SLO: Skupina kvantové optiky

Výzkumná skupina zaměřená na experimenty v oblasti kvantové optiky byla ve Společné laboratoři optiky UP a FZÚ AV ČR (dále SLO) založena v roce 1995. Od té doby členové skupiny vybudovali laboratoře fotonové optiky, které tvoří experimentální protějšek k teoretičtěji zaměřeným kvantově-optickým výzkumům Katedry optiky.
 

Hlavní projekty v uplynulých 15 letech

• Kvantová kryptografie
  Kvantově zabezpečený přenos kryptografického klíče.
• Kvantový generátor náhodných čísel
  Skutečně náhodná čísla, nikoli počítačem generovaná pseudo-náhodná.
• Experimenty s fotonovými páry
  Spontánní parametrická down-konverze (SPDC) může sloužit jako kvalitní zdroj jednotlivých fotonů pro kvantově-optické experimenty.
  • detektor rozlišující jednotlivé fotony
    Vláknové detektory založené na rozštěpení multifotonového stavu na posloupnost stavů řádově slabších.
  • experimentální ověřování relací neurčitosti
    Interferenční experimenty studující korelace energie a času fotonových párů.
  • parametrická fluorescence v krystalech
    Studium vlastností fotonových párů v krystalech teoretické, numerické i experimentální.
• Kvantové zpracování informace (QIP)
  Laserem generované fotony slouží jako nosiče kvantové informace („qubity“). Pro zpracování této informace stačí lineární optické elementy (dělič svazků, fázový posuv).
  • kvantové multimetry
    Tato zařízení slouží k měření stavu fotonu bez předchozí znalosti polarizační báze.
  • předpověď výsledku komplementárního měření
    Kvantová korelace mezi fotony v páru může být použita k předpovědi výsledku měření na jednom z fotonů na základě výsledku měření na fotonu druhém.
  • zakódování 2 qubitů do 1 qutritu
    Tříhladinový čistý stav („qutrit“) může nést stejné množství informace jako dva nekorelované qubity.
  • klonování qubitů
    Ačkoli dokonalé kopírování kvantových stavů je vyloučené principy kvantové mechaniky, přibližné kopírování možné je.
  • brána pro QIP
    Zkonstruovali jsme zařízení pro přesnou kontrolu kvantových stavů.
  • příprava Knill-Laflamme-Milburnových stavů
    Jednou z hlavních překážek QIP je pravděpodobnostní povaha téměř všech QIP schémat. Tato nevýhoda ovšem může být překonáma.
• Nelineární vrstevnaté struktury jako zdroje fotonových párů
  Vytvořili jsme detailní vektorový model SPDC, jak semiklasický tak kvantový, který popisuje spektrální, časové i prostorové charakteristiky generovaných fotonových párů.
  • periodicky pólované nelineární krystaly
    I zde jsme prováděli studium jejich chování s ohledem na generování fotonových párů.

Plány do budoucna

Chceme pokračovat s pracemi v oblasti kvantového zpracování informace. Zvláštní pozornost chceme věnovat schématům obsahujícím Kwiatův zdroj fotonových párů.