Kvantové technologie na MFF UK
MFF UK je součástí Národní Iniciativy pro Kvantové Technologie (NIKT).
Mezi kvantové technologie se řadí kvantové počítání, sensing, simulace, komunikace a základní výzkum. MFF UK se orientuje převážně na základní výzkum a na některé specifické aplikace.
Kontaktní informace:
Novinky
- Quantum Sensing for low and high energy particle physics (22. 4. 2025)
- Návštěva z Oxfordské univerzity na semináři NIKT@MFF (4. 4. 2025)
- Laboratoř ultrachladného plazmatu získala patent na svou technologii pro mikrovlnné iontové pasti (18. 12. 2024)
Vědecké skupiny
Laboratoř ultrachladného plazmatu, Katedra fyziky povrchů a plazmatu
kvantová detekce, nízkoenergetické srážky, iontové pasti, výroba pastí
Zaměřujeme se na záchyt a chlazení levitujících elektronů pro účely kvantové detekce. Vyvíjíme metody pro přípravu zachycených elektronů ve specifických kvantových stavech užitím laserem chlazených iontů. Za tímto účelem rozvíjíme technologie pro výrobu nových třírozměrných a plošných zařízení pro záchyt částic.
Oddělení fyziky nanostruktur, Katedra fyziky kondenzovaných látek
Nízkodimenzionální kvantové materiály, interakce světla s hmotou, kvantová kritikalita
Náš tým se zaměřuje na růst nízkorozměrových kvantových materiálů a jejich sestavování do funkčních heterostruktur. Zkoumáme netriviální interakce mezi světlem a hmotou, včetně topologických fázových přechodů a kvantové kritičnosti. Náš výzkum zahrnuje vývoj jednofotonových zářičů, jakož i detektorů a zářičů polarizovaného a strukturovaného světla. Studujeme kvazičástice ve fyzice kondenzované hmoty pomocí chirálního a strukturovaného světla. Prostřednictvím tohoto úsilí se snažíme prohloubit základní porozumění a umožnit nové kvantové technologie.
Kvantová optika a optoelektronika, Katedra chemické fyziky a optiky
Ultrarychlé procesy v pevných látkách, Nelineární optika, Ultrarychlá elektronová mikroskopie, Kvantové interakce mezi elektrony a fotony ve vakuu
Zaměřujeme se na dvě různá témata. Prvním tématem je ultrarychlá dynamika elektronů řízená silným polem v pevných látkách, kde aplikujeme spektroskopii vysokých harmonických frekvencí ke studiu nerovnovážné procesy se subfemtosekundovým časovým rozlišením. Druhým tématem je vývoj nových metod časově rozlišené elektronové mikroskopie a studium kvantových interakcí mezi volnými elektrony a fotony.
Kvantová informace a termodynamika, Katedra fyziky kondenzovaných látek
Mnohačásticové kvantové systémy, termalizace, koncept entropie, propletenost, kvantové baterie, extrakce energie, kvantová metrologie a měření, zpracování kvantové informace, kvantové strojové učení
Naše teoretická skupina se zabývá různými oblastmi kvantové informace, se zaměřením na propojení energie a informace s cílem rozvíjet kvantové technologie. Studujeme mnohačásticové kvantové systémy, termalizaci, entropii, propletení a kvantové baterie, stejně jako extrakci práce a přesná měření v kvantové metrologii. Dále vyvíjíme inovativní přístupy v oblasti zpracování kvantové informace a kvantového strojového učení k řešení složitých problémů a zlepšení výpočetních možností.
Skupina Mnohočásticové kvantové teorie, Ústav částicové a jaderné fyziky
Stacionární a dynamické kvantové fázové přechody, Kvantový chaos, Kvantová dynamika vedených systémů
Náš výzkum lze rozdělit do dvou hlavních oblastí. První oblastí je studium různých forem kvantových kritických jevů, zejména kvantových fázových přechodů stacionárních stavů a dynamických kvantových fázových přechodů. Zkoumáme prekursory těchto jevů a jejich dynamické důsledky v konečných (uzavřených i otevřených) vázaných systémech - např. v systémech interagujících qubitů nebo v systémech qubitů navázaných na módy kvantového pole. Zajímá nás např. vliv kritických jevů na účinnost přípravy korelovaných kvantových stavů nebo jejich role v různých atypických dynamických efektech. Studujeme také vznik kritických struktur při kvantovém tunelování a rozptylu. Druhá klíčová oblast našeho výzkumu je zaměřena na časové korelace a další komplexní dynamické vlastnosti kvantových chaotických systémů.
Teoretická skupina, Katedra fyziky kondenzovaných látek
Kvantové tečky, Supravodivé heterostruktury, Kvantové fázové přechody, Autonomní kvantové zdroje, Kvantové materiály
Primárně studujeme supravodivé heterostruktury s kvantovými tečkami, které mohou potenciálně tvořit budoucí qubity. Kombinací pokročilých numerických metod, jako je numerická renormalizační grupa, kvantové Monte Carlo a/nebo kvantové stavy neuronových sítí, a (semi)analytických metod zkoumáme rovnovážné vlastnosti (např. fázový diagram základního stavu) a dynamiku (např. mikrovlnnou odezvu nebo dynamiku po náhlé změně parametrů systému) těchto systémů. Dále se zabýváme otázkami spojenými s generováním autonomních kvantových zdrojů navrženou vazbou systémů zájmu s disipativní lázní (lázněmi). Konečně zkoumáme i interakci dvourozměrných materiálů s ultrarychlými a ultrasilnými světelnými pulsy s možnými aplikacemi v tzv. valleytronice.
Skupina tenkých vrstev, Katedry fyziky povrchů a plazmatu
Růst tenkých vrstev, atomární struktura povrchů, rastrovací tunelová mikroskopie, mikroskopie atomárních sil, polarony, dynamika nábojů v polovodičích
Skupina se zaměřuje na studium procesů na površích pevných látek s atomární přesností. Výzkum má několik směrů, například chemické reakce na površích nebo růst tenkých vrstev s požadovanými vlastnostmi. V poslední době se zaměřujeme především na zobrazení jednotlivých nábojů zachycených v krystalické mřížce (polarony), jejich dynamiku a interakci s defekty.
Skupina kvantové mechaniky, Ústav teoretické fyziky
srážková fyzika, elektron-molekulové srážky, fotoionizace, jaderná dynamika, spektroskopie kontinua, rezonanční stavy
Provádíme numerické simulace a konstruujeme modely srážek elektronů s molekulami a molekulární fotoionizace. Vyvíjme pokročilou ab initio metodu R-matice pro popis stavů kontinua vícelektronových molekul. Rovněž provádíme simulace víceelektronové dynamiky molekul interagujících s ionizujícími laserovými poli poruchových i neporuchových intenzit.
Oddělení magnetických vlastností, Katedra fyziky kondenzovaných látek
Makroskopické magnetické vlastnosti, kvantové fázové přechody, stavy kvantové spinové kapaliny, minerály s kvantovým magnetismem
Studujeme magnetické, elektronové a termodynamické vlastnosti materiálů. Sledujeme triviální i netriviální kvantové stavy a jak se chovají v závislosti na chemických úpravách látky, při změně tlaku nebo v magnetickém poli. To vše v teplotách od 300 K až po teploty pod 10 mK. Kromě vlastních měření objemových vlastností využíváme strukturní a spektroskopická měření na velkých výzkumných infrastrukturách, abychom pochopili chování kvantových 2D a 3D materiálů.
Katedra algebry
kvantové počítání, kvantová informace
Dva semestrální kurzy o teoretických principech kvantových počítačů a kvantové informaci pro studenty programu "Matematické metody informačních technologií", zejména jeho kryptografickou větev. První kurz je zaměřen na kvantové algoritmy a jeho centrem je Shorův algoritmus. Druhá přednáška se zabývá kvantovou entropií a přenosem informace. Přednášky jsou teoretické v duchu monografie Nielsena a Chuanga. Není vyžadována žádná předchozí znalost kvantové mechaniky.
Katedra didaktiky fyziky
výuka kvantové fyziky, základní principy kvantových technologií na středoškolské úrovni
Zaměřujeme se na problematiku výuky kvantové fyziky a kvantových technologií na nižší než vysokoškolské úrovni. V současné době s důrazem na využitelnost na středních školách. Toto zahrnuje hledání a testování nematematických způsobů reprezentace a vhodných analogií přímo se studenty cílové skupiny. Velkou část našich aktivit zaměřujeme i na práci s učiteli z praxe i těmi budoucími.
