Experimentální testování a využití kvantové provázanosti s fotonovými páry

Mgr. Kateřina JIRÁKOVÁ

Doctoral thesis

Experimental Tests of Quantum Entanglement using Multiphoton Source

Abstract:

Quantum entanglement is arguably one of the most striking features of quantum physics since it contradicts our natural intuition. Interestingly enough, entanglement has become indispensable part of diverse quantum mechanical procedures and is, therefore, worth being a subject of intensive study. Also its quantification and detection still remains a difficult problem from both theoretical and experimental point of view. The main objective of this Thesis is to study quantum correlations and their hierarchy on both experimentally prepared and synthesised two- and three-qubit Werner states with controllable white noise. One of the presented experiments showcases how important role entanglement plays in practical quantum protocols, e.g. in quantum cloning. In this case a quantum communications protocol focused on quantum money and their undetected counterfeiting. Since the rapid advancement of quantum technologies is indisputable, it might be only a matter of time before quantum money are used in practical payments.

Abstract:

Kvantová provázanost, neboli entanglement, je bezesporu jednou z nejzajímavějších stránek kvantové fyziky, neboť je v rozporu s naší přirozenou intuicí. Velmi zajímavé je, že se kvantová provázanost stala nepostradatelnou součástí různých kvantově-mechanických postupů, a proto ji stojí za to intenzivně studovat. Detekce kvantové provázanosti a určování její míry stále zůstává složitým problémem, a to jak z teoretického, tak experimentálního hlediska. Hlavním cílem této disertační práce je studium kvantových korelací a jejich hierarchie na experimentálně připravených a syntetizovaných dvou- a tří-qubitových Wernerových stavech s kontrolovatelným bílým šumem. Jeden z prezentovaných experimentů ukazuje, jak důležitou roli kvantová provázanost hraje v praktickém provádění kvantových protokolů, jako např. při kvantovém klonování. V tomto případě byl kvantový komunikační protokol zaměřen na kvantové peníze a jejich neodhalené padělání. Kvůli překotnému pokroku kvantových technologií může být pouze otázkou času, než budou kvantové peníze běžně používány při placení.

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 17. 1. 2022

Thesis defence

• Supervisor: doc. Mgr. Karel Lemr, Ph.D., doc. Mgr. Karel Lemr, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Physics / Applied Physics