Čeští vědci sestavili světově unikátní detektor vlastností světla. Má přispět k rozvoji techniky

Týmu vědců z katedry optiky Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého se podařilo zkonstruovat speciální detektor. Jako první na světě dokáže měřit důležité kvantové vlastnosti stavů světla, aniž by je při měření narušil a zničil.

Ilustrační představa fotonu
Zdroj: NASA/Sonoma State University Autor: Aurore Simonnet

Výsledky tohoto unikátního experimentu slibují nové možnosti při odhalování kvantových stavů fotonů i jiných kvantových objektů. „To otevírá obrovský prostor pro další experimentální vývoj, jak na katedře optiky, tak ve světě,“ dodal olomoucký výzkumník Radim Filip.

Práci týmu expertů z katedry optiky už zveřejnil prestižní vědecký časopis npj Quantum Information. Olomoučtí odborníci se tak zařadili po bok kolegů z Griffith University v australském Brisbane a Yale University ve Spojených státech, kteří provádí experimenty podobného zaměření.

Sestavit detektor nebylo snadné

Konstrukce detektoru, který používají vědci při výzkumu, byla velmi náročná. Odborníci při jeho stavbě vycházeli také ze skutečností, které vyšly najevo až na počátku 21. století.

Díky složitému přístroji je nyní možné mimo jiné sledovat a rozpoznat velmi malé změny vzdáleností s přesností na desítky nanometrů, což odpovídá zhruba tisícině tloušťky vlasu. Podařilo se také s velmi dobrou mírou pravděpodobnosti určit polohu fotonů.

„Také jsme museli zajistit, aby se dva fotony v experimentu potkaly na přesně určeném místě a ve stejný okamžik. Tím rozumíme časový interval trvající jednu tisícinu miliardtiny sekundy,“ popsal člen vědeckého týmu Michal Mičuda náročný experiment, na jehož konci byl unikátní přístroj.

Vědci Michal Mičuda a Robert Stárek nad unikátním detektorem kvantových vlastností světla
Zdroj: www.upol.cz
Autor: Michal Mičuda

Data museli zpracovat do podoby vhodné pro mozek

Samotné měření pak vyžadovalo velkou míru automatizace experimentální sestavy. „Pro ověření správné činnosti detektoru bylo potřeba provádět desítky tisíc měření. Automatizace si vyžádala vývoj vlastních počítačově řízených montáží pro optické elementy,“ upozornil autor publikace Robert Stárek.

Podle Stárka ale na další problém experti narazili tehdy, když se museli zorientovat v získaných datech a interpretovat je do formy pochopitelné lidským mozkem.

Detektor kvantových vlastností světla, který používají olomoučtí vědci, byl již v roce 2002 teoreticky zobecněn týmem kolem profesora Pavla Horodeckého, objevitele prvních kritérií kvantových korelací, a zakladatele kvantové kryptografie profesora Artura Ekerta. Nyní již existuje celá řada aplikací této metodiky od fundamentálních testů po aplikace v kvantové sensorice, přípravu kvantových stavů, či kvantové počítání.