Design and Characterization of an Experimental Setup for e− + 40Ca+ Trapping Toward Quantum Microwave Detection

Vineet Kumar

Published Jan 1, 2026• 0 citations

Abstract

Název práce Návrh a charakterizace experimentální aparatury pro za- chytávání e− + 40 Ca+ pro účely kvantové detekce mikrovln Autor: Vineet Kumar Oddělení: Oddělení povrchové a plazmové vědy Vedoucí práce: Mgr. Michal Hejduk, Ph.D. Rok: 2026 Abstrakt: Tato práce představuje vývoj experimentální aparatury pro Electron-Ion Trapping Experiment (EiTEx) zaměřený na detekci kvanto- vého mikrovlnného záření. Zahrnuje návrh, konstrukci a charakterizaci klí- čových subsystémů potřebných pro zachytávání a detekci částic, což vedlo k vytvoření modulární platformy integrující technologii ultra-vysokého va- kua (UHV) s aditivně vyráběnými komponentami. Bylo dosaženo stabil- ních podmínek UHV na úrovni přibližně 10−10 mbar, což demonstruje kom- patibilitu 3D-tištěných struktur, včetně zachytávacího rezonátoru z mate- riálu AlSi10Mg a sestavy atomové pece z nerezové oceli 316L, a zároveň umožňuje rychlé prototypování. Prototyp rezonátoru vykazuje činitel ja- kosti 960 při rezonanční frekvenci zachytávání elektronů 2.31 GHz bez vý- znamného zahřívání způsobeného mikrovlnným polem, zatímco dodatečný RF zdroj v rozsahu MHz poskytuje elektrická pole vhodná pro záchyt iontů ve společné oblasti. Zavádění částic do této oblasti pomocí proto- typu sestavy pece bylo ověřeno pomocí dopplerovské spektroskopie a dále potvrzeno...

Related papers

Fast photon detectors for quantum-assisted optical interferometry

Lada Radmacherova

Tato práce se zaměřuje na teoretické aspekty jednofotonové interferometrie, intenzitní interferometrie a nově navržené dvouzdrojové amplitudové interferometrie, jakož i na jednofotonové detektory, které jsou klíčové pro implementaci posledních dvou metod. Dále prezentuje experimentální výsledky získané měřením pomocí LinoSPAD2 detektoru. Tyto výsledky zahrnují charakterizaci Hanbury Brown and Twiss efektu, který tvoří základ intenzitní interferometrie a dvouzdrojové amplitudové interferometrie, charakterizaci cross-talku pro LinoSPAD2 detektor a offset kalibraci LinoSPAD2 detektoru. Všechny výsledky jsou ve shodě s teoretickými předpověďmi a výzkum v oblasti kvantové astrometrie pokračuje k testům nové dvouzdrojové amplitudové interferometrie.

Aug 4, 20250 citations

Post-Quantum Transition for high-level schemes

Jiří Hrachovina

Vývoj výkonných kvantových počítačů představuje dlouhodobou hrozbu pro asymetrické algoritmy využívané v protokolech pro registraci certifikátů, jako jsou SCEP a EST. Tato práce analyzuje, ve kterých částech uvedené protokoly spoléhají na algoritmy zranitelné vůči kvantovým útokům, zejména na RSA, ECDSA a ECDH, a navrhuje možnosti migrace založené na hybridní a postkvantové kryptografii. Pro autentizaci, prokazování vlastnictví soukromého klíče, certifikáty, žádosti o certifikát a struktury CMS jsou uvažovány kompozitní podpisy ML-DSA. Pro kvantově odolné ustanovení klíče jsou uvažovány mechanismy založené na ML-KEM. Práce dále porovnává protokoly SCEP a EST a dochází k závěru, že EST představuje vhodnější základ pro postkvantovou migraci, zejména díky povinnému bezpečnostnímu modelu založenému na TLS. Vybrané klasické a postkvantové algoritmy jsou testovány na mikrokontrolérové platformě STM32WB55RG z hlediska výkonnosti, využití paměti a komunikační režie. Součástí práce je také experimentální implementace postkvantového prototypu EST. Výsledky ukazují, že ML-KEM-512 a ML-DSA-44 jsou vhodnou volbou pro omezené klienty EST a že postkvantová registrace certifikátů pomocí EST je na Cortex-M4 STM32WB55RG proveditelná.

Jan 1, 20260 citations

Study of quantum interferometry in optical fiber implementations

Olga Galkina

Vláknové interferometry jsou perspektivní platformou pro kvantovou komunikaci, metrologii a optické sítě díky své kompaktnosti, kompatibilitě s telekomunikačními komponentami a stabilnímu překryvu módů. Jejich využití však omezuje fázový šum způsobený tepelným driftem, vibracemi a polarizačními fluktuacemi. Tato práce se zabývá návrhem a experimentální realizací aktivně stabilizovaného vláknového MachZehnderova interferometru pracujícího od klasického až po dvoufotonový režim. Interferometr využívá DWDM multiplexu pro oddělení signálového a pomocného stabilizačního kanálu. Aktivní zpětnovazební smyčka s vláknovým napínačem stabilizuje fázi interferometru v definovaném pracovním bodě a účinně potlačuje mechanické a akustické vibrace v klasickém i jednofotonovém režimu. V klasickém režimu byla dosažena viditelnost (96 ± 3) %, v jednofotonovém režimu (88 ± 2) %. Platforma byla dále využita pro dvoufotonovou interferenci s viditelností (27 ± 9) %, kde se však vzhledem k současným hardwarovým omezením stabilizace ukázala jako méně efektivní. Výsledky potvrzují, že aktivní fázová stabilizace pomocí vlnového multiplexu představuje praktický přístup k realizaci stabilních a rekonfigurovatelných vláknových interferometrů pro pokročilé kvantově optické experimenty a budoucí kvantové sítě.

May 8, 20260 citations

Non-hermitian quantum system spectroscopy

Matěj Herrmann

Význačné body jsou jedním z hlavních důsledků zavedení nového, nehermitovského formalismu kvantové mechaniky a mají využití například ve vývoji senzorů. Význačné body byly pozorovány ve vlnovodech a v mikrodutinách. Tato práce se zabývá přípravou na pozorování těchto bodů v obalu atomu rubidia pomocí provazovaní excitovaných stavů s kontinuem osvícením laserem. Tento laser musí mít uniformní intenzitu, stabilní vlnovou délku v rozmezí 2 nm a nesmí způsobovat dvoufotonovou absorpci v rubidiu. Byla otestována možnost použití tvarovače paprsku AdlOPtica Nr.289-05 ke splnění prvního požadavku a bylo zjištěno, že tento tvarovač není vhodný k přeměně intenzity do uniformního tvaru. Pro ověření zbylých dvou požadavků při použití titan-safírového laseru byla provedena spektroskopie rubidia. Pomocí získaných spekter byla potvrzena vhodnost testovaného laseru pro plánovaný experiment.

Jan 24, 20240 citations

Investigation of strong electron correlations in impurity models using diaquamatic methods

Pavel Augustinský

Nazev prace: Studium silnych elektronovych korelaci v primesovych mode- lech pomoci diagrarnatickych metod Autor: Pavel Augustinsky Katedra: Ijstav teoreticke fyziky Vedouci diplomove prace: Prof. RNDr. Vaclav Janis, DrSc., FZU AVCR e-mail vedouciho: janis@fzu.cz Abstrakt: V teto praci studujeme kvantove rnodely interagujicich elektronu a vysledky pouzivame na Andersonuv model jedne primesi. V prvni casti uva- dime souhrn pouzitych metod. Jsou to predevsim diagramaticka poruchova teorie a z ni vychazejici Dysonova rovnice, Betheho-Salpeterovy rovnice a Schwingerova-Dysonova rovnice. Dale rozebirame nekolik bezne pouzivanych priblizeni vychazejicich z diagramaticke poruchove teorie. Hartreeho priblizeni, priblizeni nahodnych fazi (RPA), priblizeni matice prechodu (TMA)j pribli- zeni stinene interakce a priblizeni fluktuujici vymeny (FLEX). Ta vsak z ruz- nych duvodu selhavaji pri popisu Andersonova modelu v rezimu silne vazby. V posledni casti \^ybudujerne metodu zalozenou na takzvane parketove rovnici, ktera dava pro Andersonuv model kvalitativne spravne \orsledky jak v rezimu slabe, tak silne vazby. Kondova energeticka skala spoctena na jejim zaklade je v pomerne dobrern souhlasu s exaktnim vysledkem a numericke feseni ukazuje vznik takzvanych satelitnich pasu v hustote stavu. Klicova slova: Feynmanovy...

Jan 1, 20090 citations

Plasmonic nanostructures and their applications in quantum information processing

Ondřej Čermák

Aktuální rozmach kvantových technologií, zejména v kvantového počítání, má za následek spoustu nových výzkumů v této oblasti, především hledající vhodnou platformu pro realizaci kvantových počítačů. Jednou z prvotních možností bylo využití fotonů a jejich kvantových vlastností. Fotony ovšem podléhají difrakčnímu limitu neumožňující dostatečnou miniaturizaci budoucích fotonických čipů. Kvantová plasmonika je novou oblastí zkoumající kvantové vlastnosti plasmonických vln. Hlavní výhodou plasmonů je jejich schopnost vázat elektromagnetického pole pod difrakční limit, čímž by umožnily zmenšení fotonických čipů na rozměry nedosažitelné s fotony. V této práci se zabývám získáním znalostí o klasickém popisu plasmonů a základech teorie kvantového počítání s návazností na získání přehledu o možnostech využití současných poznatků z kvantové plasmoniky v dalších oblastech, obzvláště ve zpracování kvantové informace a kvantového počítání pomocí plasmonů. V současnosti bylo experimentálně ověřeno několik důležitých kvantových vlastností plasmonů, jako je například částicově-vlnová dualita a schopnost zachovat či generovat kvantové provázání, naznačující jejich využití zejména v této oblasti. Stále ovšem přetrvává problém s jejich ztrátovou povahou a tím pádem krátkou délkou šíření.

Sep 9, 20210 citations