Katedra fyziky povrchů a plazmatu
Nabídka témat bakalářských prací pro šk. rok 2025/2026
zobrazit předchozí rok (2024/2025), další rok (2026/2027)
Katedra fyziky povrchů a plazmatu vypisuje pro školní rok
2025/2026 následující témata bakalářských prací.
Zájemce prosíme, aby se zapisovali v sekretariátu KFPP ve 2. patře KO Troja.
Práce pro zaměření Fyzika povrchů a ionizovaných prostředí (OF)
Vedoucí: 
Doc. RNDr. Petr Dohnal, Ph.D.
Konzultant: Doc. RNDr. Radek Plašil, Ph.D. - A025, A024, tel. 2224, 2237
Anotace:
Nízkoteplotní plazma se vyskytuje ve sluneční soustavě, mezihvězdných oblacích plynu, ionosféře Země a planet sluneční soustavy a používá se v plazmatických technologiích. Studium reakcí jednoduchých iontů s molekulami a elektrony v nízkoteplotním plazmatu umožňuje hlouběji pochopit chemické procesy např. v atmosférách planet či mezihvězdných oblacích plynu. Experimentálně zjištěné rychlostní koeficienty reakcí také poskytují zpětnou vazbu pro kvantově mechanické výpočty a umožńují interpretovat nejnovější poznatky získané pomocí astronomických pozorování. Parametry plazmatu (translační, rotační a vibrační teplota iontů, jejich koncentrace atd.) se mohou měnit v rozsahu mnoha řádů a pro jejich určování se používá široká škála diagnostických technik. Předmětem bakalářské práce bude seznámení se s vysoce citlivou metodou diagnostiky nízkoteplotního plazmatu: Cavity Ring Down optickou spektroskopií a jejím použitím při studiu rekombinace iontů s elektrony.
Zásady pro vypracování
1) Studium literatury a seznámení se s principy diagnostických metod používaných v laboratoři.
2) Seznámení se s experimentem.
3) Účast na měření rekombinace jednoduchých molekulárních iontů (např. H3O+) s elektrony.
4) Vyhodnocení naměřených dat a jejich srovnání s teorií.
Seznam odborné literatury
[1] Hutchinson I.H., Principles of Plasma Diagnostics, Cambridge University Press, 2002, ISBN 0-521-80389-6.
[2] P. F. Bernath, Spectra of Atoms and Molecules, Oxford University Press, 2005, ISBN-13 978-0-19-517759-6.
[3] G. Berden, R. Engeln, Cavity Ring-Down Spectroscopy: Techniques and Applications, John Wiley & Sons, 2009, ISBN: 9781405176880.
[4] Další časopisecká literatura podle dohody s vedoucím práce.
Vedoucí: Mgr. Michal Hejduk, Ph.D.
Anotace:
Zásady pro vypracování
1) Studium literatury a sepsání přehledu o využívání v pasti zachycených elektronů v kvantových technologiích.
2) Vyřešení Schrödingerovy rovnice pro elektrony zachycené v mikrovlnné Paulově pasti.
3) Návrh změn v geometrii pasti v závislosti na výsledcích bodu 2.
Seznam odborné literatury
1. Beysengulov, Niyaz R., Øyvind S. Schøyen, Stian D. Bilek, et al. “Coulomb Interaction-Driven Entanglement of Electrons on Helium.” PRX Quantum 5, no. 3 (2024): 030324. https://doi.org/10.1103/PRXQuantum.5.030324.
2. Yu, Qian, Alberto M. Alonso, Jackie Caminiti, et al. “Feasibility Study of Quantum Computing Using Trapped Electrons.” Physical Review A 105, no. 2 (2022): 022420. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.105.022420.
3. Carney, Daniel, Hartmut Häffner, David C. Moore, and Jacob M. Taylor. “Trapped Electrons and Ions as Particle Detectors.” Physical Review Letters 127, no. 6 (2021): 061804. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.061804.
4. Osada, Alto, Kento Taniguchi, Masato Shigefuji, and Atsushi Noguchi. “Feasibility Study on Ground-State Cooling and Single-Phonon Readout of Trapped Electrons Using Hybrid Quantum Systems.” Physical Review Research 4, no. 3 (2022): 033245. https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.4.033245.
5. Lesanovsky, I., M. Müller, and P. Zoller. “Trap-Assisted Creation of Giant Molecules and Rydberg-Mediated Coherent Charge Transfer in a Penning Trap.” Physical Review A 79, no. 1 (2009): 010701. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.79.010701.
6. Hejduk, Michal, and Niklas Vilhelm Lausti. Systém napájecího obvodu planární Paulovy pasti / A supply circuit system of a planar Paul trap. Patent CZ310234B6, filed November 14, 2023, and issued December 18, 2024.
Upoutávka
Kvantové počítače využívající elektrony zachycené v elektromagnetických pastech představují slibnou alternativu k dosud běžnějším systémům založeným na iontech. Díky specifickým vlastnostem elektronů mají potenciál výrazně urychlit kvantové výpočty – až o několik řádů. Tato architektura je však stále ve fázi výzkumu, přičemž jedním z hlavních nevyřešených problémů zůstává návrh vícequbitových hradel.
Cílem bakalářské práce bude převést jeden z existujících návrhů kvantového hradla pro elektrony nad povrchem tekutého helia do měřítka a parametrů mikrovlnné elektronové pasti vyvíjené v našem týmu. V rámci tohoto procesu bude nutné upravit patentovaný design pasti tak, aby umožňoval realizaci daného hradla. Práce tak spojí teoretický návrh s praktickými aspekty konstrukce kvantového zařízení.