Kvantová a nelineární optika

V oblasti kvantové a nelineární optiky se zabýváme zejména tématy souvisejícími s generací, přenosem, detekcí a kvantovým zpracováním informace. K tomu využíváme jako hlavní nástroj fotonová dvojčata získaná procesem parametrické sestupné frekvenční konverze

Publikovali jsme několik návrhů nových zdrojů fotonových dvojčat založených na fotonických strukturách jako jsou např. periodicky pólované nelineární krystaly (Opt. Express 2010, 18, 27130), vlnovody s Braggovým odrazem (Opt. Express 2011, 19, 3115), kruhová vlákna (Opt. Express 2014, 22, 23743) nebo metalodielektrické struktury (Phys. Rev. A 2014, 90, 043844). Takové zdroje nabízejí významné výhody oproti tradičním zdrojům založeným na nelineárních krystalech a mohou nalézt využití např kvantově-informačních schématech budoucnosti. Kromě miniaturizace a vyššího poměru intenzity k objemu mohou takové struktury také produkovat fotonová dvojčata s extrémně širokými spektry, kvantovou provázaností vysoké dimenze nebo dvojčata kvantově provázaná v několika vlastnostech včetně orbitálního úhlového momentu. Některé z navržených zdrojů byly rovněž experimentálně realizovány a testovány. V této oblasti jsme úzce spolupracovali s Institutem fotonických věd v Barceloně (ICFO).

V oblasti kvantového zpracování informace věnujeme hlavní úsilí návrhu a konstrukci prvků pro manipulaci s kvantovými stavy založenými na lineární optice. Ty zahrnují např. řízené fázové hradlo (Phys. Rev. Lett. 2011, 106, 013602), účinnost kvantové provázanosti kvantových hradel (Phys. Rev. A 2012, 86, 032321), klonování kvantových bitů (Phys. Rev. A 2012, 85, 050307) a odposlouchávání kvantových komunikačních linek založené kvantovém klonování (Phys. Rev. Lett. 2013, 110, 173601), kvantové směrování (Phys. Rev. A 2013, 87, 062333) a zesilování kvantových bitů (Phys. Rev. A 2013, 87, 012327). Rovněž se zabýváme vlivem prostředí na přenos kvantových stavů (Phys. Rev. A 2012, 85, 063807). Většina zmíněných schémat byla experimentálně realizována v našich laboratořích. Takové prvky se mohou stát součástmi kvantových komunikačních sítí budoucnosti.

V oblasti detekce jsme vyvinuli přístupy založené na intenzifikovaných CCD kamerách, čímž jsme získali univerzální nástroj pro zkoumání korelací v počtech fotonů, prostorových a spektrálních korelací v polích fotonových dvojčat. Takové nástroje jsme využili např. pro detailní zkoumání korelací fotonových dvojčat jak na úrovni jednotlivých fotonů (Phys. Rev. A 2010, 81, 043827, Phys. Rev. A 2012, 85, 023816) tak i v silných polích (Opt. Express 2014, 22, 13374). S využitím kvantové provázanosti v počtu fotonů byla vyvinuta metoda pro kalibraci kvantové účinnosti detektorů bez kalibrovaného zdroje záření (Opt. Lett. 2012, 37, 2475), která byla později zobecněna i na detektory s analogových výstupem (Appl. Phys. Lett. 2014, 104, 041113) a na možnost získat celou spektrální kalibrační křivku (J. Opt. Soc. Am. B 2014, 31, B1-B7). Představili jsme rovněž efektivní způsoby generace neklasických stavů světla (Opt. Express 2013, 21, 19387, Phys. Rev. A 2013, 88, 062304). Některé z těchto prací byly prováděny v úzké spolupráci s Universitou Insubria, Como, Itálie.
 

Nejnovější publikace skupiny

  • Mishra, S; Thapliyal, K; Pathak, A; Venugopalan, A: Comparing coherence measures for X states: Can quantum states be ordered based on quantum coherence?, Quantum Inf. Process. 18 (10) 295 (2019).
  • Chytka, L; Hrabovsky, M; Komarek, T; Michalek, V; Nozka, L; Sykora, T; Urbasek, V: Time resolution of the SiPM-NUV3S<bold> </bold>, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A-Accel. Spectrom. Dect. Assoc. Equip. 935 , 51 - 55 (2019).
  • Thapliyal, K; Pathak, A; Sen, B; Perina, J: Lower- and higher-order nonclassical features in non-degenerate hyper-Raman processes, Opt. Commun. 444 , 111 - 119 (2019).
  • Leon-Montiel, RD; Svozilik, J; Torres, JP; U'Ren, AB: Temperature-Controlled Entangled-Photon Absorption Spectroscopy, Phys. Rev. Lett. 123 (2) 23601 (2019).
  • Kalaga, JK; Kowalewska-Kudlaszyk, A; Jarosik, MW; Szczesniak, R; Leonski, W: Enhancement of the entanglement generation via randomly perturbed series of external pulses in a nonlinear Bose-Hubbard dimer, Nonlinear Dyn. 97 (2) , 1619 - 1633 (2019).

Tags: