Diplomová práce

Ionty lasery zchlazené na tisíciny stupně nad absolutní nulou se dnes využívají v kvantových počítačích, kvantových detektorech a kvantových simulátorech. Simulátory slouží ke konstrukci modelů imitujících reálné systémy – jako jsou okraje černých děr, raný vesmír nebo vysokoteplotní supravodiče – které se vyznačují kvantově mechanickým kolektivním chováním, jež by klasické počítače simulovaly léta.

Ionty se musí uchovávat izolované od vnějších rušivých vlivů v tzv. iontových pastech. Na Katedře fyziky povrchů a plazmatu již léta provozujeme dvě a třetí vzniká právě za účelem zkoumání kvantových kolektivních jevů v plazmatu. Cílem je vytvořit systém, který bude obsahovat jak ionty, (což už je dnes ustálená praxe) tak i elektrony (to je nové). Něco podobného existuje uvnitř bílých trpaslíků a na površích neutronových hvězd. My máme tedy za cíl vytvořit “bílého trpaslíka na Zemi”, a to poprvé v historii!

Ionty v takovémto silně vázaném plazmatu reagují na vnější podněty kolektivně, protože jejich kinetická energie nedostačuje k tomu, aby rozbíjela dalekodosahové vazby. Tudíž je možné pozorovat nelineární odezvu celého částicového systému na interakce s elektrony nebo fotony.

V rámci Vaší diplomové práce se můžete podílet na počítačových simulacích ultra-chladného plazmatu za účelem predikce pozorovaných jevů. Nebo se můžete rozhodnout přiložit ruku ke stavbě aparatury, která sdílí mnohé s kvantovými počítači, čímž získáte praxi vhodnou pro práci na prestižních zahraničních pracovištích, jak akademických, tak soukromých (Honeywell, Infineon a další).

Projekt je financován z programu PRIMUS, jenž má za cíl podporovat mladé vědce přicházející ze zahraničí při rozvíjení excelentního výzkumu na půdě Univerzity Karlovy. Více informací rovněž zde: https://mhejduk.com.


Contact @ contact+studium@mhejduk.com

Zásady pro vypracování

Studium doporučené literatury. 
Počítačová simulace dynamiky ultra-chladného plazmatu v klasickém režimu. 
Teoretické prozkoumání dynamiky částic v limitním kvantově-mechanickém režimu. 
Podílení se na realizaci experimentu. 

Literatura

Herskind, P. F., Dantan, A., Marler, J. P., Albert, M. & Drewsen, M. Realization of collective strong coupling with ion Coulomb crystals in an optical cavity. Nature Phys 5, 494–498 (2009).  
Hejduk, M. & Heazlewood, B. R. Off-axis parabolic mirror relay microscope for experiments with ultra-cold matter. Rev. Sci. Instrum. 90, 123701 (2019).  
Dohnal, P., …, Hejduk, M. et al. Collisional-radiative recombination of Ar+ ions with electrons in ambient helium at temperatures from 50 K to 100 K. Phys. Rev. A 87, 052716 (2013). 
Foot, C. J.  Atomic Physics (Oxford University Press, 2005).