Na kvantovou metrologii, propojení kvantových procesorů, kvantovou tomografii a provázání atomárních a světelných kvantových bitů jsou zaměřeny vědecké projekty, se kterými odborníci z katedry optiky Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého uspěli ve 2. výzvě evropského grantového programu OuantERA ERA-NET Cofund in Quantum Technologies. Přihlášeno bylo celkem 85 projektů připravených mezinárodními vědeckými konsorcii. Grantovou podporu získalo celkem 12 projektů, do čtyř z nich jsou zapojeni vědci z katedry optiky.
Tým odborníků z přírodovědecké fakulty společně se svými zahraničními partnery uspěl v silné konkurenci například s projektem ShoQC: Short-Range Optical Quantum Connections, který má otevřít dveře k propojení existujících kvantových procesorů pomocí speciálně designovaných vícefotonových kvantových stavů světla. Propojení budou optimalizována na krátkou vzdálenost od několika centimetrů po několik kilometrů. Tento krok je klíčový ke konstrukci složitějších kvantových systémů budovaných i v olomoucké laboratoři. „Náš tým má v tomto směru klíčové teoretické znalosti a ve spolupráci s předními laboratořemi ve Francii, Německu, Dánsku a Itálii se pokusí prolomit tuto bariéru omezující současné možnosti mikrovlnné kvantové technologie," uvedl Radim Filip z katedry optiky.
Projekt Qu3D je pak kvantovou verzí plenoptických kamer, které umožňují rekonstrukci trojrozměrného snímku z jednoho záznamu. Spojením vlastností kvantové provázanosti a technologie jednofotonové detekce s prostorovým rozlišením i sofistikovaným zpracováním dat cílí na aplikaci v 3D mikroskopii. „Úkolem našeho týmu bude zužitkovat zkušenosti s technikami kvantové tomografie při zpracování naměřených dat a optimalizace detekčního řetězce na základě kvantových informačních principů," vysvětlil Bohumil Stoklasa.
Kvantové metrologie se týká projekt ApresSF, který tak přesně zapadá do hlavních programových cílů výzvy Quantera. Měřící a detekční techniky inspirované kvantovými protokoly pro zpracování informace jsou v návrhu rozvinuté do podoby aplikací, které mohou mít široké využití například v mikroskopii, optické komunikaci, detekci vlnoplochy a s tím spojeném zpracování obrazového signálu, atomové spektroskopii či astronomii.
„Program bude zaměřen na prozkoumání a posouzení výhod a s tím spojených nákladů na dosažení superrozlišení na úrovni přesnosti tzv. kvantové Fisherovy informace, což výrazně překračuje omezení klasických detekčních technik," podotkl Zdeněk Hradil. Olomoucký tým v této oblasti výzkumu již publikoval několik významných teoretických i experimentálních publikací, které vzbudily zájem odborné veřejnosti. „Například jsme získali podporu od Evropské kosmické agentury. V projektu budeme spolupracovat s kolegy ze Španělska, Německa, Francie a Polska," dodal Zdeněk Hradil.
Na teoretické studium a experimentální realizace efektivního propojení atomárních a světelných bitů je zaměřen projekt PACE-IN. „Efektivnost rozhraní mezi atomy a světlem bude dosažena pomocí spontánních i kontrolovaně připravených kolektivních efektů umožňujících vysokou směrovost neklasické světelné emise z velkých atomárních systémů. Úspěšné dosažení těchto cílů bude mít přímý vliv na naše schopnosti kontroly vlastností a stavů jednotlivých atomů a na praktickou proveditelnost kvantové komunikace na dlouhé vzdálenosti. V rámci projektu budeme spolupracovat s kolegy z Francie, Rakouska, Itálie, Řecka a Izraele,“ přiblížil čtvrtý projekt Lukáš Slodička.
„Úspěch naší fakulty a katedry optiky ve 2. výzvě QuantERA zaměřené na podporu kvantových technologií v Evropské unii považuji za opravdu mimořádný, protože naše katedra je zapojena do celkem čtyř úspěšných projektů z 12, které byly v této výzvě podpořeny, přičemž podáno bylo celkem 85 projektů. I Ministerstvo školství, které původně uvažovalo o financování v rozsahu 500 tisíc eur, se rozhodlo financování navýšit, protože jen pro naši katedru finanční přínos přesahuje 700 tisíc eur. Považuji to za výsledek naší dlouhodobé aktivní činnosti v oblasti mezinárodní vědecké spolupráce, kdy se systematicky zaměřujeme na to, abychom spolupracovali s těmi nejlepšími evropskými i světovými vědeckými týmy. To pak nese ovoce v podobě úspěšných prestižních vědeckých projektů,” zhodnotil Jaromír Fiurášek, vedoucí katedry optiky.
QuantERA: ERA-NET Cofund in Quantum Technologies je síť 32 agentur z 26 zemí koordinovaná polským Národním vědeckým centrem, jejímž cílem je podporovat evropská výzkumná konsorcia zapojená do dlouhodobého výzkumu v oblasti kvantové technologie v rámci systému Evropské unie ERA-NET Cofund, rozvíjet spolehlivé technologie, identifikovat nové příležitosti a zaměřit se na různorodé výzkumné subjekty, které budou schopny řešit ty nejnáročnější a nové směry výzkumu. Podrobné informace najdete na stránkách MŠMT a QuantERA.
