Školitel: Mgr. Michal Hejduk, Ph.D.
Konzultant: RNDr. Petr Dohnal, Ph.D.
Stav práce: volná
Anotace:
Díky svému poměru elektrický náboj:hmotnost jsou levitující elektrony ideálními kandidáty na médium pro detekci částic majících velmi malou hybnost nebo energii, což je např. případ fotonů v mikrovlnném a radiofrekvenčním oboru. Tato skutečnost se dá využít k pasivní detekci zařízení vysílajících v těch frekvenčních pásmech nebo v protokolech kvantové iluminace. K tomu ale potřebujeme připravit elektrony ve specifických kvantových stavech, což je téma této práce.
Konkrétně se v ní budeme zabývat chlazením elektronů v interakcích s laserem chlazenými ionty. V rámci práce budeme dále rozvíjet nejnovější model mikrovlnné pasti schopné udržet jak ionty, tak elektrony. Po úspěšných provozních zkouškách budeme zkoumat interakci kvantového systému iont-elektron po ozáření vnějším elektromagnetickým zářením a pracovat na definici vhodného detekčního protokolu. Tyto práce budou probíhat v součinnosti s teoretickým výzkumem na Akademii věd ČR a vývojem ostatních částí experimentální aparatury. Cílem práce bude syntetizovat všechny dostupné poznatky a komponenty do fungujícího zařízení.
Zásady pro vypracování
1. Provést komplexní rešerši literatury o kvantové detekci fotonů s důrazem na použití v pasti zachycených částic.
2. Navrhnout a vyvinout zařízení na detekci mikrovln a radio-frekvenčních vln založené na Paulově pasti.
3. Prozkoumat a otestovat mechanismy excitace provázaného systému iontů a elektronů mikrovlnami.
4. Predikce výstupů experimentů, sběr a analýza dat pomocí pokročilých výpočetních metod.
Seznam odborné literatury
1. Budker, D. et al. Millicharged Dark Matter Detection with Ion Traps. PRX Quantum 3, 010330 (2022).
2. Carney, D., Häffner, H., Moore, D. C. & Taylor, J. M. Trapped Electrons and Ions as Particle Detectors. Phys. Rev. Lett. 127, 061804 (2021).
3. Cridland, A., Lacy, J. H., Pinder, J. & Verdú, J. Single Microwave Photon Detection with a Trapped Electron. Photonics 3, 59 (2016).
4. Al-Rjoub, A. & Verdú, J. Electronic detection of a single particle in a coplanar-waveguide Penning trap. Appl. Phys. B 107, 955–964 (2012).
5. Další podle doporučení školitele.