Narodowe Centrum Nauki ogłosiło wyniki konkursu Weave-UNISONO na polsko-austriacko-niemieckie projekty badawcze. Wśród laureatów znalazł się dr inż. Michał Gawełczyk, pracownik Wydziału Podstawowych Problemów Techniki, który będzie prowadził badania nad splątanymi fotonami.

Konkurs to efekt wielostronnej współpracy między instytucjami finansującymi badania naukowe, skupionymi w stowarzyszeniu Science Europe. Został ogłoszony w celu uproszczenia procedur składania i selekcji projektów badawczych we wszystkich dyscyplinach nauki, angażujących badaczy z dwóch lub trzech krajów europejskich.

Tym razem wnioski były oceniane przez austriacką agencję FWF (Austrian Science Fund), a Narodowe Centrum Nauki oraz niemiecka agencja DFG (Deutsche Forschungsgemeinschaft) zaakceptowały wyniki tej oceny.

Dr inż. Michał Gawełczyk z Instytutu Fizyki Teoretycznej na realizację projektu „Jasne splątanie poprzez stany ciemne” otrzymał ponad 920 tys. zł. Prace będzie prowadził wspólnie z prof. Gregorem Weihsem z Uniwersytetu w Innsbrucku, prof. Doris Reiter z Uniwersytetu Technicznego w Dortmundzie oraz prof. Armando Rastellim z Uniwersytetu Johannesa Keplera w Linzu.

– W projekcie zajmujemy się fascynującym światem fizyki kwantowej, a skupiamy się na cząsteczkach światła zwanych fotonami – wyjaśnia naukowiec z Politechniki Wrocławskiej. – Fizyka kwantowa nie tylko opisuje podstawowe elementy składowe naszego wszechświata, ale ma też duży potencjał dla zastosowań w ramach przyszłych technologii, które zmienią nasze codzienne życie. Niektóre z nich to obliczenia kwantowe i bezpieczna komunikacja, której nie można potajemnie podsłuchać – dodaje.

W planowanych badaniach półprzewodnikowe kropki kwantowe zostaną wykorzystane do splątania fotonów, które dzięki temu będą mogły w bezpieczny sposób przenosić informacje w sieciach kwantowych.

– Jednak splątanie polaryzacyjne, najpowszechniej stosowany dotychczas rodzaj splątania, nie jest idealne. Wynika to z tego, że ulega ono dekoherencji, czyli częściowemu zniszczeniu w światłowodach. Jest zatem pole do poprawy poprzez użycie splątania czasowego, czyli ze względu na moment emisji fotonów – podkreśla dr Gawełczyk.

W trakcie badań naukowcy podejmą próby opracowania nowych sposobów tworzenia stanów splątanych, przede wszystkim poprzez wykorzystanie tzw. ciemnego ekscytonu (obiektu kwantowego, w którym elektron oddziałuje z brakującym elektronem, będącego w szczególnym stanie) do wygenerowania splątania czasowego, a grupa dra Gawełczyka zaprojektuje optymalne do tego celu kropki kwantowe oraz ich otoczenie poprawiające oddziaływanie z fotonami.

– Choć w przybliżeniu nie oddziałuje on ze światłem, wiemy, jak kontrolować ciemny ekscyton za pomocą technik optycznych. Połączymy wysiłki technologiczne, eksperymentalne i teoretyczne, aby zmusić nowe kropki kwantowe do wytworzenia możliwie najlepszych splątanych par fotonów  – tłumaczy naukowiec.

Badanie splątanych cząstek może pomóc znaleźć odpowiedzi na podstawowe pytania dotyczące fizyki kwantowej, a także umożliwić rozwój technologii kwantowych, w tym właśnie bezpiecznej komunikacji.

– Kto wie, może pewnego dnia kropki kwantowe i pomysły rozwijane w tym projekcie zasilą sieć kwantową łączącą świat – dodaje dr Gawełczyk.

mic