Quantum optics 2 0800-PA-QUANTOPT2

W czasie wykładu omówione zostaną następujące zagadnienia:
1. Stany polaryzacyjne fotonu oraz ich wizualizacja na sferze Blocha. Pojęcie qubitu.
2. Opis przejścia pojedynczego fotonu przez podstawowe elementy optyczne.
3. Transformacja kwantowego stanu światła przez układ optyczny.
4. Kwantowy pomiar stanu światła. Detektory pojedynczych fotonów.
5. Sposoby wytwarzania pojedynczych fotonów.
6. Podstawy optyki nieliniowej. Proces spontanicznego parametrycznego obniżenia częstości (SPDC)
7. Propagacja wiązki laserowej w pustej przestrzeni oraz przez podstawowe elementy optyczne.
8. Teoretyczne podstawy kryptografii kwantowej. Protokół BB84.
9. Implementacja protokołu BB84 w praktyce.
10. Splątanie kwantowe i jego zastosowanie w kryptografii kwantowej. Nierówności Bella.
11. Inne protokoły kryptografii kwantowej.
12. Teleportacja kwantowa i wymiana splątania.
13. Przekaźniki kwantowe.

Całkowity nakład pracy studenta

(po angielsku) Contact hours with teacher: - participation in lectures - 30 hrs - participation in tutorials – 30 hrs - consultations- 5 hrs Self-study hours: - preparation for lectures -8 hrs - writing essays/ papers/ projects- 2 hrs - reading literature- 10 hrs - preparation for test- 20 hrs - preparation for examination- 20 hrs Altogether: 125 hrs (5 ECTS)

Efekty uczenia się - wiedza

(po angielsku) W1: Student has advanced knowledge of physics corresponding to modern quantum information W2: Student knows basic quantum communication protocols W3: Student knows the methods of quantum states encoding W4: students has knowledge of quantum description and experimental realization of a parametric down conversion process (K_W02, K_W03, K_W05)

Efekty uczenia się - umiejętności

(po angielsku) U1 – The graduate is able to find relevant information in specialist literature including quantum communication and quantum information processing. U2 – Can present research findings (experimental, theoretical or numerical) in the written or oral form U3 – Can efficiently communicate both with specialists and non-specialists in terms of the topics relevant to the studied field of Physics or Astronomy (K_U05, K_U09, K_U10)

Efekty uczenia się - kompetencje społeczne

(po angielsku) K1 --The graduate knows the level of his or her knowledge and skills and is able to formulate questions adequately.

Koordynatorzy przedmiotu

Piotr Kolenderski

Metody dydaktyczne podające

- wykład informacyjny (konwencjonalny)

Metody dydaktyczne poszukujące

- ćwiczeniowa

Rodzaj przedmiotu

przedmiot obligatoryjny

Wymagania wstępne

Konieczne: 1. Znajomość podstaw mechaniki kwantowej (fundamentalne postulaty, równanie Schrodingera, rachunek operatorowy, zasada nieoznaczoności Heisenberga). 2. Znajomość podstaw optyki kwantowej (kwantowy opis pola promieniowania, stany Focka, koherentne i ściśnięte) – wskazane wcześniejsze zaliczenie wykładu Optyka kwantowa I lub podobnego Zalecane: Znajomość podstaw rachunku prawdopodobieństwa

Kryteria oceniania

Zaliczenie ćwiczeń na podstawie prac domowych. Zaliczenie wykładu na podstawie egzaminu pisemnego. Ocena zależy od ilości zdobytych punktów w następujący sposób:
5: 90% – 100% punktów
4+: 80% – 90% punktów
4: 70% – 80% punktów
3+: 60% – 70% punktów
3: 50% – 60% punktów
2: poniżej 50% punktów

Literatura

1. C.C. Gerry, P. L. Knight, “Wstęp do optyki kwantowej”, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2007
2. B. E. A. Saleh, M. C. Teich, “Fundamentals of photonics”, John Wiley & Sons Inc., Hoboken, New Jersey, 2019.
3. M. A. Nielsen, I. L. Chuang, “Quantum computation and quantum information”, Cambridge University Press, Cambridge, 2010.
4. R. W. Boyd, “Nonlinear optics”, Academic Press, London, 2020.

oraz szereg artykułów naukowych, które podane zostaną podczas trwania wykładu.

Więcej informacji

Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb:

Strona przedmiotu 0800-PA-QUANTOPT2 w USOSweb