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

  • Malpani, P; Thapliyal, K; Alam, N; Pathak, A; Narayanan, V; Banerjee, S: Impact of photon addition and subtraction on nonclassical and phase properties of a displaced Fock state, Opt. Commun. 459 124964 (2020).
  • Thapliyal, K; Perina, J: Quasidistribution of phases in Raman process with weak and strong pumps, Phys. Scr. 95 (3) 34001 (2020).
  • Arkhipov, II; Miranowicz, A; Minganti, F; Nori, F: Quantum and semiclassical exceptional points of a linear system of coupled cavities with losses and gain within the Scully-Lamb laser theory, Phys. Rev. A 101 (1) 13812 (2020).
  • Malpani, P; Alam, N; Thapliyal, K; Pathak, A; Narayanan, V; Banerjee, S: Manipulating Nonclassicality via Quantum State Engineering Processes: Vacuum Filtration and Single Photon Addition, Ann. Phys.-Berlin 532 (1) 1900337 (2020).
  • Travnicek, V; Bartkiewicz, K; Cernoch, A; Lemr, K: Experimental Measurement of the Hilbert-Schmidt Distance between Two-Qubit States as a Means for Reducing the Complexity of Machine Learning, Phys. Rev. Lett. 123 (26) 260501 (2019).

Skupina kvantové a nelineární optiky

Jméno Zařazení Místnost Telefon (++420 58 563 ...) ORCID Researcher ID
Mgr. Ievgen Arkhipov Ph.D. vědecký pracovník 309 1557 0000-0001-6547-8855 A-9602-2017
Mgr. Artur Barasiński Ph.D. vědecký pracovník 309 1557 0000-0003-2165-5412
Mgr. Karol Bartkiewicz Ph.D. vědecký pracovník 309 1557 0000-0002-5355-7756 H-5378-2012
Mgr. Antonín Černoch Ph.D. vědecký pracovník 322 1549, 1541 0000-0001-6331-286X G-5971-2014
doc. RNDr. Ondřej Haderka Ph.D. vědecký pracovník / vedoucí SLO 246 1511 0000-0002-6587-4812 G-6313-2014
Bc. Jan Jašek student - -
Mgr. Kateřina Jiráková Ph.D.student 302 4158 0000-0002-9429-4024
Joanna Karolina Kalaga Ph.D. vědecký pracovník - - 0000-0002-8957-1509 W-8480-2018
Ing. Jaromír Křepelka CSc. vědecký pracovník / editor časopisu 242 1516 0000-0003-0684-0775
doc. Karel Lemr Ph.D. vědecký pracovník 322 1547, 1541 0000-0003-4371-3716 G-5641-2014
prof. Wieslaw Leoński vědecký pracovník - - 0000-0003-4728-8817 R-1935-2018
RNDr. Antonín Lukš vědecký pracovník 313 4285 0000-0002-2497-5457
Mgr. Radek Machulka Ph.D. vědecký pracovník 320 1692 0000-0002-8749-1185
Ing. Bc. Václav Michálek Ph.D. vědecký pracovník 312 1510, 1543, 1558 0000-0003-2569-9471 G-5956-2014
prof. RNDr. Jan Peřina DrSc. emeritní profesor 212 4264 0000-0002-8175-292X
prof. RNDr. Jan Peřina Ph.D. vědecký pracovník / vedoucí skupiny 321 1509 0000-0003-0542-7508 G-5700-2014
prof. Vlasta Peřinová vědecký pracovník 314 4263 0000-0001-5571-7074
Bc. Jan Roik student - -
doc. RNDr. Jan Soubusta Ph.D. vědecký pracovník 323 1509 0000-0002-5867-4919 G-4875-2013
Bc. Jindřich Švihel vědecký pracovník 324 4284 0000-0003-4066-2220 AAA-8456-2020
Mgr. Jiří Svozilík Ph.D. vědecký pracovník 320 1692 0000-0002-3115-7583
Kishore Thapliyal Ph.D. vědecký pracovník 316 1536 0000-0002-4477-6041 AAH-3564-2019
Mgr. Vojtěch Trávníček Ph.D.student 302 4158 0000-0001-7267-5603

Tags: