Optická detekce pohybu částic v laserem chlazeném plazmatu

Student: Hudák Ivan
Vedoucí: Mgr. Michal Hejduk, Ph.D.
Stav práce: zadaná

Anotace:
Lasery se dnes standardně používají k chlazení volných iontů na teploty nižší než 1 mK (což se využívá v kvantových počítačích). Elektrony se však stejnými metodami chladit nedají. Pokud by se ale povedlo najít vhodnou metodu, otevřelo by to cestu novým qubitovým architekturám. Při srovnatelné teplotě je totiž debrogliovská vlnová délka elektronů více než 40krát delší než u iontů, což je řádově srovnatelné s vlnovými délkami infračervených laserů a pouze o řád menší než rozestup mezi iontovými qubity v Paulově pasti. Tím, že by se např. laserem chlazené ionty fotoionizovaly, by šlo vytvořit elektrony s tak nízkou kinetickou energii (s milikelvinovou teplotou), že by efektivně mohly interagovat se stojatým vlněním generovaným zmíněnými lasery, což otevře nové možnosti pro manipulaci elektronovými qubity. Hlavním úkolem diplomové práce bude navrhnout experiment, v němž bude stojaté elektromagnetické vlnění v optické kavitě využito k detekci pohybu částic zachycených v Paulově pasti. Student stanoví nutné podmínky pro realizaci interakce elektronů s optickou kavitou a představí technické řešení a provede studii proveditelnosti.

Zásady pro zpracování:

1. Seznámení se s experimentální aparaturou.
2. Návrh optické kavity a výrobního procesu.
3. Příprava experimentu s kavitou a ukázka funkčnosti kavity.

Literatura:

1. Batelaan, H. “Colloquium: Illuminating the Kapitza-Dirac Effect with Electron Matter Optics.” Reviews of Modern Physics 79, no. 3 (July 13, 2007): 929–41. https://doi.org/10.1103/RevModPhys.79.929.
2. Takahashi, Hiroki, Jack Morphew, Fedja Oručević, Atsushi Noguchi, Ezra Kassa, and Matthias Keller. “Novel Laser Machining of Optical Fibers for Long Cavities with Low Birefringence.” Optics Express 22, no. 25 (December 15, 2014): 31317–28. https://doi.org/10.1364/OE.22.031317.
3. Anderson, Sarah E., and Georg Raithel. “Ionization of Rydberg Atoms by Standing-Wave Light Fields.” Nature Communications 4, no. 1 (December 16, 2013): 2967. https://doi.org/10.1038/ncomms3967.