Vědci z Katedry optiky PřF UP vyvinuli nový typ kvantového zesilovače

Významného úspěchu dosáhli Mgr. Petr Marek, Ph.D. a doc. Radim Filip z Katedry optiky PřF UP, kteří se zabývali vývojem nového typu kvantového zesilovače. Možnost konstrukce tohoto zařízení přitom byla mezi fyziky dlouho zpochybňována. Olomoučtí vědci však přišli s teoretickým návrhem, který jejich kolegové z Institutu Maxe Plancka v Erlangenu a Dánské Technické Univerzity v Lyngby nyní úspěšně otestovali. Funkčnost jejich konceptu tak byla potvrzena. Význam experimentu podtrhuje také skutečnost, že o něm vyšel článek v jednom z předních odborných časopisů Nature Physics.

„Jde o velký úspěch na poli kvantové fyziky, protože podobné zesilovače zatím téměř nikdo nekonstruoval, rozhodně ne tento typ,“ říká jeden z dvou autorů návrhu dr. Petr Marek. „Jsme proto velmi rádi, že se náš koncept podařilo prakticky ověřit,“ dodává.

Zesilovač funguje na bázi šumu a zesiluje optické signály na kvantové úrovni. Každý impulz je zároveň nositelem fázové informace. Zesilovač umožňuje přenášet tyto informace na vzdálenost až několika kilometrů. Signál se zesiluje buď přidáním fotonů, jejichž pří tomnost zjišťují citlivé de tektory, nebo zesílením samotného šumu. Právě typ zesilovače fungující na bázi šumu navrhli olomoučtí fyzikové.

„Jde o jeden z prvních zesilovačů tohoto typu, který byl sestrojen. Podobné pokusy se realizovaly i v minulosti, ale šlo o jiný typ zařízení,“ vysvětlil dr. Marek. Návrh je přitom již více než rok starý. „Prvotní myšlenka nás napadla již loni na jaře, pak jsme ji publikovali ve vědeckých časopisech a výsledkem je, že letos se praktické realizace ujali naši zahraniční kolegové z Institutu Maxe Plancka a v Lyngby, se kterými dlouhodobě spolupracujeme,“ popsal vznik zesilovače dr. Marek.

Celý projekt je velmi významný na poli kvantové fyziky, nicméně jeho praktické využití se zatím zkoumá. „V kvantové fyzice trvá někdy velmi dlouho, než se nalezne praktické využití daného přístroje a stejně tak je tomu i v tomto případě. Jeho využití si lze představit například v kvantové kryptografii, ale vše je záležitostí dalšího výzkumu,“ dodal dr. Marek.

Kvantová kryptografie je moderní vědní disciplina, která se zabývá šifrováním informací pomocí kvantových vlastností světla, konkrétně pomocí fotonů. Tento způsob šifrování je považován za vůbec nejbezpečnější prostředek přenášení informací. Dnes je již možné získat kvantové kryptografické systémy na ryze komerční bázi, nicméně jde o finančně velmi nákladnou záležitost a přenos dat je pomalý. Problémem je především vzdálenost, na jakou lze data přenášet; doposud se podařilo komunikovat na vzdálenost zhruba 120 km za použití optického kabelu.

---