Fotony jako falocząstki

J. Chrostowski

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.

Ryszard S. Romaniuk

Michal Baloun

QIFF II rozšiřuje rámec Quantum Information Field Framework zavedením koherence jako základní dynamické veličiny určující vznik a stabilitu fyzikálních struktur. Zatímco standardní kvantová mechanika poskytuje vysoce přesný formální aparát, její klíčové prvky — amplituda, fáze a pravděpodobnost — jsou obvykle zaváděny axiomaticky bez vylepšeného dynamického vysvětlení. V této je koherence definována jako míra rovnováhy mezi návratností (rekurencí) a prací disperzí v dynamických systémech, což vede k existenci kritického prahu oddělujícího stabilní a nestabilní konfiguraci. Je ukázáno, že stabilní struktura vyžaduje nutně rekurentní dynamiku, která přirozeně vede ke vzniku cyklické organizace, lokální invertibility a grupové struktury. Z těchto vlastností se následně objevuje fáze jako reprezentace pozice v rámci rekurentní dynamiky a komplexní amplitudy jako kombinovaný popis koherence a fáze. V tomto rámci je interference reinterpretována jako důsledek kompatibility více rekurentních struktur, zatímco pravděpodobnost odpovídá míře dynamické stability. Schrödingerova rovnice je odvozena jako efektivní popis evoluce fáze ve stabilních režimech, nikoli jako základní postulát. Teorie dále identifikuje částice jako lokální maxima koherence a interpretuje interakce jako změny v poli koherence. Tím vzniká jednotný obraz reality, ve kterém je fyzikální realita chápána jako výběr dynamických stabilních konfigurací. Rámec zároveň formuluje testovatelnou predikci ve formě malých, avšak systematických odchylek od standardních interferenčních obrazců, což otevírá experimentální cestu k ověření.

Filippo Zorzi

I quantum dot stanno assumendo sempre una maggiore importanza negli ultimi anni in vari ambiti, dalla ricerca all'industria, per via delle loro proprieta caratteristiche. Grazie al forte confinamento spaziale che ne caratterizza la fabbricazione, questi dispositivi infatti assumono livelli energetici discreti. La loro struttura energetica permette quindi l'emissione di fotoni singoli, oppure coppie di fotoni entangled, dopo un'adeguata eccitazione ottica. Questa proprieta risulta molto utile in fotonica quantisitca, perche li rende adatti per varie applicazioni nella crittografia quantistica e dell'informazione quantistica. Nel corso di questa tesi si e proceduto alla costruzione e all'ottimizzazione di dispositivi per l'eccitazione risonante del quantum dot e per la caratterizzazione dei fotoni da loro emessi. Si e proceduto quindi alla misura di grandezze essenziali per lo studio delle proprieta di emissione dei quantum dot, come i loro spettri di emissione, l'autocorrelazione tra i fotoni emessi dalla diseccitazione dell'eccitone e del bieccitone, la lunghezza di coerenza di questi fotoni, e il tempo di vita degli stati eccitati.

Adrian Kent