Laboratoria technologii kwantowych

Celem projektu NLPQT jest stworzenie w Polsce infrastruktury pozwalającej na praktyczne wykorzystanie własności pojedynczych obiektów kwantowych, ze szczególnym  naciskiem  na  wykorzystanie  pojedynczych fotonów w zagadnieniach komunikacji kwantowej. Dzięki temu możliwe staną się prace badawczo-rozwojowe prowadzące do zaprojektowania, uruchomienia i rozwijania kompleksowych i bezpiecznych systemów z wykorzystaniem technik kwantowej dystrybucji klucza kryptograficznego (QKD) oraz komunikacji kwantowej, a także integracja tych rozwiązań z innymi mechanizmami bezpieczeństwa przesyłanych danych, stosowanymi obecnie w systemach informatycznych i telekomunikacyjnych.

Celem projektu jest, między innymi, zbudowanie lokalnej sieci z wykorzystaniem komunikacji kwantowej oraz mechanizmów QKD, na bazie infrastruktury sieci miejskich Warszawy i Poznania.  Ponadto  planowane  jest  uruchomienie  jednego  analogicznego  połączenia  o  zasięgu międzymiastowym  Poznań  –  Warszawa  na  bazie  infrastruktury  sieci  PIONIER.  W  ramach  projektu  i wnioskowanej  infrastruktury  planowana  jest  instalacja  oraz  zintegrowanie  jednego  systemu  o  charakterze produkcyjnym oraz jednego o charakterze badawczo-rozwojowym, a także utworzenie stanowiska testowego dla nowatorskich rozwiązań w zakresie komunikacji kwantowej.

Oczekujemy, że zbudowana w ramach projektu infrastruktura umożliwi:

  • prace  badawcze  prowadzące  do  zaprojektowania, uruchomienia  oraz  rozwijania kompleksowych,  bezpiecznych  systemów  z  wykorzystaniem  technik  QKD  i  komunikacji kwantowej oraz integrację tych rozwiązań z mechanizmami bezpieczeństwa przesyłanych danych stosowanymi na innych warstwach systemów informatycznych/kanałów transmisyjnych,
  • dostarczenie  partnerom  przemysłowym  nowych  rozwiązań  w  zakresie  szyfrowania  oraz bezpieczeństwa przesyłanych danych oraz integracji różnych mechanizmów bezpieczeństwa, 
  • włączenie sieci NLPQT w sieć kwantowej dystrybucji klucza kryptograficznego w skali europejskiej.
  • zaawansowane badania w dziedzinie komunikacji kwantowej, takie jak:
    • badania z zakresu dalekodystansowej komunikacji kwantowej w wykorzystaniem technologii  światłowodowej  oraz  odbiornika  satelitarnego,
    • badania  w  dziedzinie  szyfrowania  i  uwierzytelnienia  transmisji  optycznej  (w  tym  czasu i częstotliwości),
    • rozwój metod kryptografii kwantowej opartej na przesyle pojedynczych fotonów o niezwykle wysokiej pojemności informacyjnej pojedynczego fotonu,
    • realizacja wysokowydajnych protokołów QKD o gwarantowanym poziomie bezpieczeństwa,  nie  wymagających  uwierzytelniania  stacji  nadawczych  i  odbiorczych,
    • wydajne uwierzytelnianie kwantowe w architekturach rozproszonych.

(by dowiedzieć się więcej proszę skontaktować się z Piotrem Rydlichowskim (PCSS) lub Michałem Karpińskim (UW)

Kolejnym  zastosowaniem  pojedynczych  fotonów  jest  przenoszenie  informacji  kwantowej  na  długie  dystanse. Łącza  optyczne,  opierające  się  na  transmisji  pojedynczych  fotonów,  pozwalają  wytwarzać  kwantowe superpozycje pomiędzy odległymi układami fizycznymi, urzeczywistniając ideę kwantowego Internetu. W tej dziedzinie planowana infrastruktura pozwoli na:

  • rozwój  metod  przesyłania  kwantowych  superpozycji  i  kwantowego  splątania  na  duże  odległości,  co umożliwi wytwarzanie superpozycji kwantowych obiektów różnego typu,
  • rozwój obliczeń kwantowych i symulacji kwantowych.
  • zastosowania  wielkoskalowych  superpozycji  w  metrologii,  w  szczególności  w  metrologii  czasu i częstotliwości.

(by dowiedzieć się więcej proszę odwiedzić stronę http://quantumoptics.fuw.edu.pl)

Kwantowe  własności  światła  odgrywają też istotną  rolę  w  zagadnieniach  związanych  z  detekcją  sygnałów świetlnych o bardzo niskim natężeniu, np. w  obrazowaniu  medycznym. W ramach projektu będziemy oferować zainteresowanym firmom i badaczom wsparcie i współpracę przy realizacji badań z zakresu:

  • rozwoju nowych technik obrazowania kwantowego i zastosowania istniejących technik,
  • rozwoju nowych detektorów  z duża rozdzielczością czasową  i przestrzenną (np. dla  mikroskopii fluorescencyjnej),
  • charakteryzacji macierzy detektorów i kamer w reżimie słabego światła.

Aparatura  wytworzona  w  ramach  NLPQT  będzie  użytkowana  także  do  prowadzenia  nowatorskich  badań w dziedzinach takich jak:

  • fotonika kwantowa (badania nanostruktur i układów atomowych w warunkach koherentnego  wzbudzania w temperaturach kriogenicznych, pomiary wydajności kwantowej detektorów pojedynczych fotonów przy użyciu metody opartej na czasowo-rozdzielczej  detekcji  pary  fotonów, pomiary dyspersji w materiałach, w których zachodzą procesy generowania drugiej harmonicznej oraz parametrycznego podziału częstości); osoba odpowiedzialna: Piotr Kolenderski (UMK), http://spa.fizyka.umk.pl/
  • fizyka ultrazimnych atomów i cząsteczek (m. in. spektroskopia  ultrazimnych  cząsteczek  złożonych  z  co  najmniej  trzech  atomów,  badania efektu Kondo i jego realizacja w mieszaninie bozonowo-fermionowej, symulacje kwantowe układów dipolowych z oddziaływaniem długo zasięgowym, obliczenia kwantowe wykorzystujące wewnętrzne poziomy cząsteczkowe jako qubity); osoba odpowiedzialna: Mariusz Semczuk (UW), http://ultracold.fuw.edu.pl
  • materiały warstwowe (wytwarzanie  wysokowydajnych  emiterów  solotronicznych,  które  pozwalają  na  zapis i przechowania informacji w stanie kwantowym jonu, opracowanie  metod  szybkiej  charakteryzacji  optycznej warstw  i  wielowarstw  półprzewodnikowych  dla  optoelektroniki,  projektowanie nano- i mikro-sensorów półprzewodnikowych nowego typu, w oparciu o technologię  wytwarzania  transducerów  i  mikrogeneratorów  fal  akustycznych propagujących się na powierzchni półprzewodnika). By dowiedzieć się więcej proszę odwiedzić stronę Laboratorium Ultraszybkiej Magnetospektroskopii