Piotr Kolenderski
Opis projektu
Praca doktorska jest ściśle związana z zagadnieniami informatyki kwantowej. Ta nowoczesna dziedzina powstała na styku informatyki i fizyki kwantowej bada możliwości rozszerzenia i przyspieszenia dotychczas znanych algorytmów obliczeniowych, sposobów komunikacji oraz proponuje całkiem nowe sposoby rozwiązywania złożonych problemów obliczeniowych. Dziedzina ta od wielu lat jest intensywnie rozwijana przez grupy badawcze na całym świecie. Najważniejszym jak do tej pory osiągnięciem tej dziedziny, które doczekało się udanego wdrożenia jest tzw. kryptografia kwantowa. W największym skrócie, dzięki tej metodzie możliwą jest wymiana klucza kryptograficznego między dwiema osobami (instytucjami), który może posłużyć do absolutnie bezpiecznego i prostego zarazem zakodowania i odkodowania informacji. Istotnym jest, ze fundamentalne prawa przyrody pozwalają przekonać się, że nikt inny nie wszedł w posiadanie tego klucza. Implementacja eksperymentalna tego protokołu wymaga źródła pojedynczych fotonów oraz odpowiedniej metody skupiania i przesyłania ich światłowodami.
Praca doktorska poświęcona jest optymalizacji i konstrukcji źródeł par fotonów opartych na zjawisku tzw. parametrycznego dzielenia częstotliwości. Pierwsza część pracy poświęcona jest światłowodowi nieliniowemu. Celem jest bardzo precyzyjny pomiar charakterystyki przestrzennej modów propagujących w tym ośrodku co pozwoli na przeprowadzenie odpowiednich symulacji komputerowych, dzięki którym poznamy własności przestrzenne współczynnika załamania światła. W kolejnym kroku zostanie wykonany ultraprecyzyjny pomiar własności przestrzennych par fotonów generowanych w światłowodzie. Wiedza w ten sposób zdobyta pozwoli na zaprojektowanie efektywnej metody sprzęgania i przesyłania światłowodami jednodomowymi wygenerowanych pojedynczych fotonów.
Druga część polega na komputerowym modelowaniu źródła opartego na krysztale nieliniowym w celu znalezienia optymalnych parametrów układu eksperymentalnego zapewniających maksymalną możliwą efektywność generowania fotonów. Program w uproszczonej wersji wraz z opisem dostępny jest na mojej stronie internetowej.
Korzyści dla województwa
Korzyścią z finansowania niniejszego projektu będzie opracowanie i wykonanie egzemplarzy prototypowych bardzo precyzyjnych urządzeń mechanicznych dedykowanych do zastosowania w optyce światłowodowej. Będzie można produkować na miejscu bardzo zaawansowane urządzenia ultraprecyzyjne o dużej wartości dodanej. Należy dodać, że bardzo podobne elementy wykorzystywane są przy badaniach i wytwarzaniu nanostruktur, czy w mikroskopii.
Kolejną korzyścią ze sfinansowania tej pracy będzie projekt ultra jasnego źródła par fotonów, które wykorzystane może być w układzie służącym do kryptografii kwantowej. Układy takie mają zastosowanie np. w bankach jako gwarancja absolutnie poufnej komunikacji, która jest istotna jeśli np. gdy dokonywany jest przelew bankowy lub przesyłane są informacje niejawne. Obecnie na świecie jest jedynie kilka firm, zajmujących się rozwijaniem oraz wdrażaniem urządzeń tego typu. Krajowe Laboratorium Fizyki Atomowej Molekularnej i optycznej jest jedynym w Polsce ośrodkiem, który zgromadził odpowiednią wiedzę teoretyczna i technologiczną w zakresie technologii kwantowych Projekt daje szansę na rozwinięcie know-how z potencjałem komercjalizacji.
Dodatkowo tokarka znajdzie się w dyspozycji studentów współpracujących z KL FAMO. Pozwoli to na realizację wielu innych projektów a także wdrożenie produkcji wypracowanych rozwiązań. Jednocześnie studenci będą mieli możliwość efektywnej nauki i zdobywania doświadczenia w dziedzinie mechaniki ultra precyzyjnej, co niewątpliwie przekładać się będzie na cenne doświadczenie zawodowe.<\p>
Finansowanie
