Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Telekomunikacja optyczna kurczy Ziemię

Romaniuk Ryszard S.

Przegląd Telekomunikacyjny + Wiadomości Telekomunikacyjne

|

2024

|

nr 2

PL

Być może niektórym inżynierom, nawet tym bliższym telekomunikacji, może wydawać się, że foton już skończył rewolucjonizować telekomunikację. Osiągnięto przecież tak wiele. Pojedynczy światłowód przenosi obecnie terabity danych. Nic bardziej błędnego. Jeśli mówimy o pojawiającym się standardzie Ethernetu terabitowego TbE, a standard Eth jest jednak ciągle łączony raczej z sieciami lokalnymi, to jakie przepływności będą stosowane w masywnych sieciach transportowych, w sieciach szkieletowych, w tzw. rurach optycznych. Nie tylko z zachłanności, ale i z potrzeby technicznej szukamy więcej pasma. To poszukiwanie pasma optycznego odbywa się ciągle wieloma drogami, niekoherentnymi i koherentnymi, klasycznymi i kwantowymi, a ogólnie metodami wykorzystującymi zadziwiające właściwości fotonu. W artykule, który być może rozwinie się w cykl jeśli znajdzie zainteresowanie Czytelnika, spróbujmy przyglądnąć się niektórym, coraz bardziej wyrafinowanym, metodom poszukiwania pasma. Niektóre z kierunków poszukiwań pasma są oczywiste, gdyż wskazują na nie znakomite osiągnięcia poprzednie, które nadal można poprawić. Takim masywnym kierunkiem badań, o już nieco wydeptanych ścieżkach, jest radiofotonika, termin analogiczny do radioelektroniki – gdzie podstawą jest nauka i inżynieria częstotliwości. Perspektyw dla wielu innych kierunków nie znamy. Może są ślepymi ścieżkami. Poszukiwanie potencjalnego ukrytego pasma optycznego to nie zabawa w Sherlocka Holmesa, to nauka łącząca fizykę, matematykę, fotonikę, elektronikę, telekomunikację, i naszą badawczą intuicję. To bez wątpienia nauka, dla odkrywcy tego pasma, na następnego Nobla.

EN

Perhaps to some engineers, even those closer to telecommunications, it may seem that the photon is already done revolutionizing the telecommunications. After all, so much has been achieved. A single optical fiber now carries terabits of data. Nothing could be further from the truth. If we are talking about the emerging TbE terabit Ethernet standard, and the Eth standard is still connected rather to local networks, what bit rates will be used in massive transport networks, backbone networks, huge optical pipes. Not only out of greed, but also out of technical need, we are looking for more bandwidth. This search for the optical band is still carried out in many ways, incoherent and coherent, classical and quantum, and generally methods that use the amazing properties of the photon. In the article, which may develop into a series if it finds the reader's interest, let's try to look at some of the increasingly sophisticated methods of searching for the bandwidth. Some of the directions for exploring the bandwidth are obvious, as they point to excellent previous achievements that can still be improved. Such a massive field of research, with some well-trodden paths, is radiophotonics, a term analogous to radioelectronics - where the basis is frequency engineering. We do not know the prospects for many other directions. Maybe they are dead ends. Searching for a potential hidden optical band is not a game of Sherlock Holmes, it is a science combining physics, mathematics, photonics, electronics, telecommunications, and our research intuition. This is undoubtedly a serious research area, and for the discoverer of this hidden bandwidth, the next Nobel Prize award.

2

Bifoton i kwantowy mikrogrzebień częstotliwości

Romaniuk Ryszard S.

Przegląd Telekomunikacyjny + Wiadomości Telekomunikacyjne

|

2024

|

nr 1

11--21

PL

Epoka NISQ w rozwoju kwantowych systemów informacyjnych QIS pełni role testowania kluczowych parametrów systemowych jak: platform technologicznych, topologii układów, algorytmów translacji poziomów a w tym fizyka-logika, tolerancji błędów, możliwości integracji, skalowalności, generacji przewagi kwantowej, objętości kwantowej i hipersplątania, podatności na dekoherencję, łatwości generacji zasobów kwantowych, możliwości ich destylacji i funkcjonalizacji, itp. W niniejszym artykule ten gigantyczny obszar badawczy mogący, w nadchodzących dziesięcioleciach, zmienić całkowicie telekomunikację, komputing i metrologię ograniczamy do platformy fotonicznej oraz do generacji kwantowych grzebieni optycznych QOM (Quantum Optical Microcombs). QOM dostarcza do zintegrowanego z nim fotonicznego systemu kwantowego setki i więcej, podlegających indywidualnej kontroli, modów czasowych i częstotliwościowych, które mogą być wykorzystane efektywnie do skalowania systemu kwantowego. Taki kwantowy fotoniczny układ scalony QPIC, pracujący w pasmie światłowodowym i w standardzie DWDM jest w naturalny sposób sprzężony z siecią światłowodową. Mody QOM splątane w domenie energia-czas umożliwiają kontrolę ich stanów kwantowych, skalowania i realizację nowych funkcjonalności w QPIC i kwantowej telekomunikacji światłowodowej.

EN

The NISQ era in the development of quantum information systems QIS plays the role of testing key system parameters such as: technological platforms, system topologies, level translation algorithms, including physicslogic, error tolerance, integration possibilities, scalability, generation of quantum advantage, quantum volume and hyperentanglement, susceptibility to decoherence, ease of generating quantum resources, the possibility of their distillation and functionalization, etc. In this article, we limit this gigantic research area that could completely change telecommunications, computing and metrology in the coming decades to the photonic platform and the generation of quantum optical microcombs (QOM). QOM provides hundreds or more individually controllable time and frequency modes to the integrated photonic quantum system, which can be used effectively to scale up the quantum system. Such a QPIC quantum photonic integrated circuit, operating in the fiber optic band and in the DWDM standard, is naturally coupled to the fiber optic network. QOM modes entangled in the energy-time domain enable the control of their quantum states, scaling and the implementation of new functionalities in QPIC and quantum optical fiber telecommunications.

3

Students’ view of Quantum Information Technologies, part II

Wojtkowski Marcin, Bartoszewski Michał, Buchwald Wojciech, Joachimczyk Karolina, Kawala Ada, Romaniuk Ryszard S.

International Journal of Electronics and Telecommunications

|

2024

|

Vol. 70, No. 1

241--246

EN

The aim of the paper is to show how graduated engineering students in classical ICT view practically the advent of the QIT. The students do their theses in El.Eng. and ICT and were asked how to implement now or in the future the QIT in their current or future work. Most of them have strictly defined research topics and in some cases the realization stage is advanced. Thus, most of the potential QIT application areas are defined and quite narrow. In such a case, the issue to be considered is the incorporation of QIT components and interfaces into the existing ICT infrastructure, software and hardware alike, and propose a solution as a reasonable functional hybrid system. The QIT components or circuits are not standalone in most cases, they should be somehow incorporated into existing environment, with a measurable added value. Not an easy task indeed. We have to excuse the students if the proposed solutions are not ripe enough. The exercise was proposed as an on-purpose publication workshop, related strictly to the fast and fascinating development of the QIT. The paper is a continuation of publishing exercises with previous groups of students participating in QIT lectures.

4

Association of Polish Electrical Engineers and the Chamber of Licensed Experts

Zastawny Maria, Skorupski Andrzej, Romaniuk Ryszard S.

International Journal of Electronics and Telecommunications

|

2024

|

Vol. 70, No. 1

115--122

EN

At the beginning of the year 2024, 65 years will have passed since the establishment of the Chamber of Experts of the Association of Polish Electrical Engineers (SEP). During this period, SEP underwent significant changes. Particularly serious changes in the conditions for practicing association expertises have occurred in recent years, along with dynamic economic and political changes in Poland. Expertise is strongly based on economic conditions and the ways in which scientific, technical and industrial competences are expanded and available in the society. In the past, these highest competencies were quite strictly limited to well-organized professional communities related to scientific and technical associations such as SEP, and federal bodies such as NOT. Competencies were also generated in the best industrial centres associated with academic polytechnic centres. Today the role of expertises in electrical, electronics and ICT engineering is undergoing significant changes.

5

Biofotonika klasyczna i kwantowa. Cz. 10, Techniki laboratoryjne, optogenetyka

Romaniuk Ryszard S.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2024

|

Vol. 65, Nr 1

6--13

PL

Biofotonika jest dziedziną na pograniczu biologii i fotoniki. Jest obszarem badawczym i aplikacyjnym obejmującym zjawiska i procesy, substancje, obiekty w skali rozmiarowej od nanome trów do makro, jak wirusy, molekuły, organella, komórki, bakterie, membrany, tkanki, małe i większe organizmy, w aspekcie ich wła ściwości fotonicznych. Biofotonika obejmuje oprzyrządowanie laboratoryjne badawcze i standaryzowane kliniczne i ogólnego zastosowania. Aktywnym kierunkiem rozwoju biofotoniki jest jej gałąź kwantowa, gdzie badane są procesy zachodzące w nano skali. Zainteresowanie tymi nanoprocesami, albo zawierającymi zjawisko fotoniczne, albo badane metodami fotonicznymi, bierze się z faktu że stanowią one często fundament procesów zacho dzących i odzwierciedlanych potem w makroskali całego obiektu biologicznego. Cykl artykułów na temat biofotoniki jest skrótem wy kładu prowadzonego przez autora na WEiTI Politechniki Warszaw skiej dla studentów i doktorantów. Kolejna część cyklu dotyczy optogenetyki. Poprzednie części dotyczyły obszarów badawczych i korelacji biofotoniki z pokrewnymi dyscyplinami, procesów bio fotonicznych, foto-biosubstancji, obiektów, spektroskopii, biofoto nicznych technik laboratoryjnych, w tym mikroskopii i spektroskopii ultra-rozdzielczej.

EN

Biophotonics is a field on the border of biology and photonics. It is a research and application area covering phenomena and processes, substances, objects in the size scale from nanometers to macro, such as viruses, molecules, organelles, cells, bacteria, membranes, tissues, small and larger organisms, in terms of their photonic properties. Biophotonics includes research and standar dized clinical and general-purpose laboratory instrumentation. An active direction in the development of biophotonics is its quantum branch, where processes that occur at the nanoscale are studied. The interest in these nanoprocesses, either containing a photo nic phenomenon or studied with photonic methods, stems from the fact that they often constitute the foundation of processes that occur and are later reflected in the macroscale of the entire biological object. The series of articles on biophotonics is an abbreviation of a lecture delivered by the author at the Faculty of Electronics and Information Technology of the Warsaw University of Technology for M.Sc. and PhD students. This part of the series deals with optogenetics. The previous parts concerned research areas and correlations of biophotonics with related disciplines, biophotonic processes, photo-biosubstances, objects, spectro scopy, biophotonic laboratory assays and techniques.

6

Jednofotonowy kwantowy grzebień częstotliwości

Romaniuk Ryszard S.

Przegląd Telekomunikacyjny + Wiadomości Telekomunikacyjne

|

2023

|

nr 6

31--39

PL

Fotony są idealnymi nośnikami informacji kwantowej na dowolną odległość. Marzeniem jest budowa homogenicznego fotonicznego kwantowego systemu telekomunikacyjnego. W porównaniu z innymi technologiami fotony są kubitami i kuditami lotnymi. Nie ma dla nich innej opcji w sensie zdelokalizowanym. Do zagospodarowania ich właściwości w sensie zlokalizowanym konieczne są fotoniczne układy scalone PIC nowej generacji, dostatecznie gęste funkcjonalnie w domenie przestrzeni. Taka wymagana gęstość funkcjonalna na drodze przelotu fotonu w układzie scalonym musi być znacznie większa od tego czym dysponujemy obecnie. Należy zawsze pamiętać przy projektowaniu układów funkcjonalizacji fotonu, że dla niego nie ma znaczenia czy odległość wynosi mikrometr, milimetr czy kilometr, nawet parsek, a czas jest zawsze i niezmiennie zero w jego układzie. To układ zewnętrzny musimy dopasować do fotonu. Trudność jak zwykle polega na ograniczeniu gęstości upakowania funkcji. Przestrzeń jest najcenniejszym parametrem układu PIC. Każdy odcinek pasywny jest dużą stratą w tej przestrzeni. Kudit fotonowy załadowany informacją w domenach przestrzeni i częstotliwości jest systemem kwantowym o wielu stopniach swobody, wielopoziomowym, wielostronnym. Można go żartobliwie porównać do ciężarówki z przyczepami. Typów takich ciężarówek jest wiele. Jedną z nich jest jednofotonowy kwantowy grzebień częstotliwości. W terminologii telekomunikacyjnej wielopoziomowy i wielostronny kudit fotonowy jest rodzajem multi-hiper-datagramu. Właściwości tego super-datagramu potrafimy wykorzystać na razie jedynie w bardzo podstawowym zakresie.

EN

Photons are ideal carriers of quantum information over any distance. The dream is to build a homogeneous photonic quantum telecommunications system. Compared to other technologies, photons are flying qubits and qudits. There is no other option for them in a delocalized sense. To harvest their properties in a localized sense, a new generation of photonic integrated circuits PIC with sufficient functional density in space domain are necessary. The required functional density along the path of a photon in an integrated circuit must be much higher than what we currently have. One should always remember when designing photon functionalization systems that it does not matter whether the distance is a micrometre, a millimetre or a kilometre, even a parsec, and time is always and invariably zero in its system. We must match the external system to the photon. The difficulty, as usual, lies in limiting the packing density of functions. Space is the most valuable parameter of the PIC chip. Each passive section is a big loss in this space. A photon qudit loaded with information in the space and frequency domains is a quantum system with many degrees of freedom, multi-level, multi-partite. It can be jokingly compared to a truck with trailers. There are many types of such trucks. One of them is the single-photon quantum frequency comb. In telecommunications terminology, a multi-level and multi-partite photon qudit is a type of multi-hiper-datagram. For now, we can use the properties of this superb-datagram only to a very basic extent.

7

Students’ View of Quantum Information Technologies

Drecka Dagmara A., Lipiński Marek T., Sarwiński Adrian Z., Sowa Arkadiusz, Turliński Jakub K., Romaniuk Ryszard S.

International Journal of Electronics and Telecommunications

|

2023

|

Vol. 69, No. 3

627--633

EN

The article is a sort of advanced publication workshop prepared by a group of M.Sc. students in ICT participating in the course on QIT. The idea behind the publishing exercise is to try to link, if possible, individual own work just under realization for the thesis with new unique possibilities offered by the QIT. Each chapter is written by a single author defining concisely her/his research interest in the classical ICT field and trying to find possible correlations with respective abruptly developing branches of the QIT. The chapter texts are somehow moderated by the tutor but are exclusively authored by young researchers. The aim was to present their views on the possible development directions of particular subfields of QIT, if not fully mature, but still based on their own ideas, research and dreams.

8

Selected Advances of Quantum Biophotonics : a Short Review

Lelit Marcin, Białecki Andrzej, Gabler Tomasz, Łabaj Filip, Pituła Emil, Romaniuk Ryszard S.

International Journal of Electronics and Telecommunications

|

2023

|

Vol. 69, No. 2

399--405

EN

This article discusses four fields of study with the potential to revolutionize our understanding and interaction with biological systems: quantum biophotonics, molecular and supramolecular bioelectronics, quantum-based approaches in gaming, and nano-biophotonics. Quantum biophotonics uses photonics, biochemistry, biophysics, and quantum information technologies to study biological systems at the sub-nanoscale level. Molecular and supramolecular bioelectronics aim to develop biosensors for medical diagnosis, environmental monitoring, and food safety by designing materials and devices that interface with biological systems at the molecular level. Quantum-based approaches in gaming improve modeling of complex systems, while nanomedicine enhances disease diagnosis, treatment, and prevention using nanoscale devices and sensors developed with quantum biophotonics. Lastly, nano-biophotonics studies cellular structures and functions with unprecedented resolution.

9

Quantum Europe, Quantum Poland

Romaniuk Ryszard S.

International Journal of Electronics and Telecommunications

|

2023

|

Vol. 69, No. 2

391--398

EN

QIT–Quantum Information Technologies promises are very serious, greatly exceeding only technical and market levels. Development of QIT in Europe, treated as building a new infrastructural civilization level, requires a broader view of coordination, funding and priority-setting policy. Simple measures used in the case of the development of new technologies, but not creating a significant ecosystem, are insufficient in this case. Quantum technologies are poised to create a new information layer of knowledge-based society. In this essay, the author subjectively addresses some of the issues such as: what we already know and what we don't know, and what efforts are being made in Europe. Polish version of this paper was published in Przegl.Telekom.2.23.

10

European Quantum Strategy : Global and Local Consequences

Romaniuk Ryszard S.

International Journal of Electronics and Telecommunications

|

2023

|

Vol. 69, No. 1

199--206

EN

Europe has to face strong competitive challenges in the field of QIT from other regions of the world. The tools for the effective implementation of the challenges related to the start, we hope, of building a quantum civilization are both common and individual in particular European countries. Joint projects in the field of QIT, usually narrowly focused, are announced by large European Agencies and are related to their activities. Large-scale collaborative projects are of course the domain of the EC. National projects depend heavily on the capabilities of individual countries and vary greatly in size. The most technologically advanced European countries invest hundreds of millions of Euros in national QIT projects annually. The largest European FET class project currently being implemented is the Quantum Flagship. Although the EQF is basically just one of the elements of a large and complicated European scene of development of quantum technologies, it becomes the most important element and, in a sense, a dominant one, also supported from the political level. There are complex connections and feedbacks between the elements of this quantum scene. National projects try to link to the EQF. Here we are interested in such connections and their impact on the effectiveness of QIT development in Europe, and especially in Poland.

11

Obrazowanie kwantowe

Romaniuk Ryszard S.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2023

|

Vol. 64, Nr 1

15--24

PL

Informacyjne techniki kwantowe obejmują obok komputingu kwantowego także obrazowanie kwantowe (OK). Obrazowanie kwantowe jest jednocześnie fragmentem optyki kwantowej. Podobnie do obrazowania klasycznego, obrazowanie kwantowe jest procesem który zawiera warstwę sprzętową, po stronie nadawczej i odbiorczej, i warstwę programistyczną, jak akwizycji obrazu, czyli np. oświetlenia/prześwietlenia lub nie obiektu, identyfikacji scenerii, detekcji odpowiedniego fragmentu sceny, zapisu danych, transmisji danych, przetwarzania. Większość z tych elementów procesu obrazowania może mieć charakter kwantowy. Jeśli scena jest oświetlona to światło może być nieklasyczne kwantowe, sub-Poissonowskie. Scenę można oświetlać także deterministycznymi pojedynczymi fotonami lub parą fotonów splątanych z zastosowaniem techniki fotonu zwiastowanego. Po stronie odbiorczej w obrazowaniu kwantowym można stosować fotodetektory i kamery jednofotonowe. Kwantowe dwufotonowe obrazowanie koincydencyjne tworzy obraz przez łączenie informacji z dwóch detektorów: wysokorozdzielczej matrycy CCD nie obserwującej obiektu i jednopikselowego detektora obserwującego obiekt. Para splątanych fotonów jest detekowana przez oba detektory jednocześnie. Jeden foton z pary, sygnałowy, pada na obiekt, oddziałuje z nim, i następnie jest rejestrowany przez detektor jednopikselowy. Drugi foton pary, zwiastowany, podąża inną drogą optyczną do detektora CCD. Klasyczna metoda obrazowania koincydencyjnego używa skorelowanych wiązek koherentnych bez wykorzystania splątania fotonów. Korelacyjne obrazowanie kwantowe redukuje SNR. W kwantowym obrazowaniu fluorescencyjnym, a także z zastosowaniem fali materialnej de Broglie np. z atomami He, możliwe jest obejście klasycznego ograniczenia Rayleigha-Abbego rozdzielczości obrazu optycznego tylko do 200 nm. Osiągane rozdzielczości obrazowania kwantowego są na poziomie pojedynczych nm.

EN

Quantum information techniques include, aside from quantum computing, also quantum imaging (QI). Quantum imaging is also a part of quantum optics. Similar to classical imaging, quantum imaging is a process that includes a hardware layer, on the transmitting and receiving side, and programmatic layer like: image acquisition, i.e. lighting/trans illumination of an object, identification of the scenery, detection of the appropriate part of the scene, data recording, data transmission, processing. Most of these elements of the imaging process can be quantum in nature. If the stage is lit, the light may be non-classical quantum, sub-Poissonian. The scene can also be illuminated with deterministic single photons or a pair of entangled photons using the heralded photon technique. On the receiving side, in quantum imaging, photodetectors and single-photon cameras can be used. Quantum two-photon coincidence imaging (ghost imaging) creates an image by combining information from two detectors: a high-resolution CCD not observing the object and one-pixel detector that observes the object. A pair of entangled photons is detected by both detectors simultaneously. One photon from the pair, the signal photon, falls on the object and is then registered by a one-pixel detector. The second photon of the pair, heralded, follows a different optical path to the CCD detector. The classical method of coincidence imaging uses correlated coherent beams without the use of photon entanglement. Correlational quantum imaging reduces the SNR. In quantum fluorescence imaging, as well as using de Broglie material waves with Helium atoms, it is possible to circumvent the classic Rayleigh-Abbe limitation of the optical image resolution to 200 nm. The obtainable resolutions of quantum imaging reach the level of single nm.

12

Biofotonika klasyczna i kwantowa Cz. 9 : techniki laboratoryjne, mikroskopia pola bliskiego i SPM

Romaniuk Ryszard S.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2023

|

Vol. 64, Nr 12

5--13

PL

Biofotonika jest dziedziną na pograniczu biologii i fotoniki. Jest obszarem badawczym i aplikacyjnym obejmującym zjawiska i procesy, substancje, obiekty w skali rozmiarowej od nanometrów do makro, jak wirusy, molekuły, organella, komórki, bakterie, membrany, tkanki, małe i większe organizmy, w aspekcie ich właściwości fotonicznych. Biofotonika obejmuje oprzyrządowanie laboratoryjne badawcze i standaryzowane kliniczne i ogólnego zastosowania. Aktywnym kierunkiem rozwoju biofotoniki jest jej gałąź kwantowa, gdzie badane są procesy zachodzące w nanoskali. Zainteresowanie tymi nanoprocesami, albo zawierającymi zjawisko fotoniczne, albo badane metodami fotonicznymi, bierze się z faktu że stanowią one często fundament procesów zachodzących i odzwierciedlanych potem w makroskali całego obiektu biologicznego. Cykl artykułów na temat biofotoniki jest skrótem wykładu prowadzonego przez autora na WEiTI Politechniki Warszawskiej dla doktorantów. Kolejna część cyklu dotyczy obrazowania bliskiego pola i mikroskopii z sondą skanującą SPM. Poprzednie części dotyczyły obszarów badawczych i korelacji biofotoniki z pokrewnymi dyscyplinami, procesów biofotonicznych, foto-biosubstancji, obiektów, spektroskopii, biofotonicznych technik laboratoryjnych, w tym mikroskopii i spektroskopii ultra-rozdzielczej.

EN

Biophotonics is a field on the border of biology and photonics. It is a research and application area covering phenomena and processes, substances, objects in the size scale from nanometers to macro, such as viruses, molecules, organelles, cells, bacteria, membranes, tissues, small and larger organisms, in terms of their photonic properties. Biophotonics includes research and standardized clinical and general-purpose laboratory instrumentation. An active direction in the development of biophotonics is its quantum branch, where processes that occur at the nanoscale are studied. The interest in these nanoprocesses, either containing a photonic phenomenon or studied with photonic methods, stems from the fact that they often constitute the foundation of processes that occur and are later reflected in the macroscale of the entire biological object. The series of articles on biophotonics is an abbreviation of a lecture delivered by the author at the Faculty of Electronics and Information Technology of the Warsaw University of Technology for PhD students. This part of the series deals with the issues of near field and SPM bio-imaging. The previous parts concerned research areas and correlations of biophotonics with related disciplines, biophotonic processes, photo-biosubstances, objects, spectroscopy, biophotonic laboratory assays and techniques.

13

Biofotonika klasyczna i kwantowa Cz. 8 : techniki laboratoryjne, obrazowanie i mikroskopia wielofotonowa i nieliniowa

Romaniuk Ryszard S.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2023

|

Vol. 64, Nr 11

10--18

PL

Biofotonika jest dziedziną na pograniczu biologii i fotoniki. Jest obszarem badawczym i aplikacyjnym obejmującym zjawiska i procesy, substancje, obiekty w skali rozmiarowej od nanometrów do makro, jak wirusy, molekuły, organella, komórki, bakterie, membrany, tkanki, małe i większe organizmy, w aspekcie ich właściwości fotonicznych. Biofotonika obejmuje oprzyrządowanie laboratoryjne badawcze i standaryzowane kliniczne i ogólnego zastosowania. Aktywnym kierunkiem rozwoju biofotoniki jest jej gałąź kwantowa, gdzie badane są procesy zachodzące w nanoskali. Zainteresowanie tymi nanoprocesami, albo zawierającymi zjawisko fotoniczne, albo badane metodami fotonicznymi, bierze się z faktu że stanowią one często fundament procesów zachodzących i odzwierciedlanych potem w makroskali całego obiektu biologicznego. Cykl arykułów na temat biofotoniki jest skrótem wykładu prowadzonego przez autora na WEiTI Politechniki Warszawskiej dla doktorantów. Kolejna część cyklu dotyczy obrazowania nieliniowego wielofotonowego, bliskiego pola i SPM. Poprzednie części dotyczyły obszarów badawczych i korelacji biofotoniki z pokrewnymi dyscyplinami, procesów biofotonicznych, foto-biosubstancji, obiektów, spektroskopii, biofotonicznych technik laboratoryjnych, w tym mikroskopii i spektroskopii ultra-rozdzielczej.

EN

Biophotonics is a field on the border of biology and photonics. It is a research and application area covering phenomena and processes, substances, objects in the size scale from nanometers to macro, such as viruses, molecules, organelles, cells, bacteria, membranes, tissues, small and larger organisms, in terms of their photonic properties. Biophotonics includes research and standardized clinical and general-purpose laboratory instrumentation. An active direction in the development of biophotonics is its quantum branch, where processes that occur at the nanoscale are studied. The interest in these nanoprocesses, either containing a photonic phenomenon or studied with photonic methods, stems from the fact that they often constitute the foundation of processes that occur and are later reflected in the macroscale of the entire biological object. The series of articles on biophotonics is an abbreviation of a lecture delivered by the author at the Faculty of Electronics and Information Technology of the Warsaw University of Technology for PhD students. This part of the series deals with the issues of nonlinear, multiphoton, near field and SPM bio-imaging. The previous parts concerned research areas and correlations of biophotonics with related disciplines, biophotonic processes, photo-biosubstances, objects, spectroscopy, biophotonic laboratory assays and techniques.

14

Biofotonika klasyczna i kwantowa. Cz. 7 : techniki laboratoryjne, obrazowanie termoakustyczne, fotoakustyczne, fototermalne

Romaniuk Ryszard S.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2023

|

Vol. 64, Nr 10

15--23

PL

Biofotonika jest dziedziną na pograniczu biologii i fotoniki. Jest obszarem badawczym i aplikacyjnym obejmującym zjawiska i pro cesy, substancje, obiekty w skali rozmiarowej od nanometrów do makro, jak wirusy, molekuły, organella, komórki, bakterie, membra ny, tkanki, małe i większe organizmy, w aspekcie ich właściwości fotonicznych. Biofotonika obejmuje oprzyrządowanie laboratoryjne badawcze i standaryzowane kliniczne i ogólnego zastosowania. Aktywnym kierunkiem rozwoju biofotoniki jest jej gałąź kwantowa, gdzie badane są procesy zachodzące w nanoskali. Zainteresowa nie tymi nanoprocesami, albo zawierającymi zjawisko fotoniczne, albo badane metodami fotonicznymi, bierze się z faktu że stanowią one często fundament procesów zachodzących i odzwierciedla nych potem w makroskali całego obiektu biologicznego. Cykl ar tykułów na temat biofotoniki jest skrótem wykładu prowadzonego przez autora na WEiTI Politechniki Warszawskiej dla doktorantów. Kolejna część cyklu dotyczy obrazowania fotoakustycznego, ter moakustycznego i fototermalnego. Poprzednie części dotyczyły obszarów badawczych i korelacji biofotoniki z pokrewnymi dyscy plinami, procesów biofotonicznych, foto-biosubstancji, obiektów, spektroskopii, biofotonicznych technik laboratoryjnych, w tym mikroskopii i spektroskopii ultra-rozdzielczej.

EN

Biophotonics is a field on the border of biology and photonics. It is a research and application area covering phenomena and processes, substances, objects in the size scale from nanometers to macro, such as viruses, molecules, organelles, cells, bacteria, membranes, tissues, small and larger organisms, in terms of their photonic properties. Biophotonics includes research and standar dized clinical and general-purpose laboratory instrumentation. An active direction in the development of biophotonics is its quantum branch, where processes that occur at the nanoscale are studied. The interest in these nanoprocesses, either containing a photo nic phenomenon or studied with photonic methods, stems from the fact that they often constitute the foundation of processes that occur and are later reflected in the macroscale of the entire biological object. The series of articles on biophotonics is an abbreviation of a lecture delivered by the author at the Faculty of Electronics and Information Technology of the Warsaw Uni versity of Technology for PhD students. This part of the series deals with the issues of photoacoustics, thermoacoustics and photothermal imaging. The previous parts concerned research areas and correlations of biophotonics with related disciplines, biophotonic processes, photo-biosubstances, objects, spectro scopy, biophotonic laboratory assays and techniques.

15

Biofotonika klasyczna i kwantowa. Cz. 5: Techniki laboratoryjne, obrazowanie wysokorozdzielcze

Romaniuk Ryszard S.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2023

|

Vol. 64, Nr 7

13--28

PL

Biofotonika jest dziedziną na pograniczu biologii i fotoniki. Jest obszarem badawczym i aplikacyjnym obejmującym zjawiska i procesy, substancje, obiekty w skali rozmiarowej od nanometrów do makro, jak wirusy, molekuły, organella, komórki, bakterie, membrany, tkanki, małe i większe organizmy, w aspekcie ich właściwości fotonicznych. Biofotonika obejmuje oprzyrządowanie laboratoryjne badawcze i standaryzowane kliniczne i ogólnego zastosowania. Aktywnym kierunkiem rozwoju biofotoniki jest jej gałąź kwantowa, gdzie badane są procesy zachodzące na ogół w nanoskali. Zainteresowanie tymi nanoprocesami, albo zawierającymi zjawisko fotoniczne, albo badane metodami fotonicznymi, bierze się z faktu że stanowią one często fundament procesów zachodzących i odzwierciedlanych potem w makroskali całego obiektu biologicznego. Cykl artykułów na temat biofotoniki jest skrótem wykładu prowadzonego przez autora na WEiTI Politechniki Warszawskiej dla doktorantów. Kolejna część cyklu dotyczy obrazowania wysoko rozdzielczego, poniżej limitu dyfrakcyjnego Abbego. Poprzednie części dotyczyły obszarów badawczych i korelacji biofotoniki z pokrewnymi dyscyplinami, procesów biofotonicznych, foto-biosubstancji, obiektów, spektroskopii, biofotonicznych technik laboratoryjnych.

EN

Biophotonics is a field on the border of biology and photonics. It is a research and application area covering phenomena and processes, substances, objects in the size scale from nanometers to macro, such as viruses, molecules, organelles, cells, bacteria, membranes, tissues, small and larger organisms, in terms of their photonic properties. Biophotonics includes research and standardized clinical and general-purpose laboratory instrumentation. An active direction in the development of biophotonics is its quantum branch, where processes that usually occur at the nanoscale are studied. The interest in these nanoprocesses, either containing a photonic phenomenon or studied with photonic methods, stems from the fact that they often constitute the foundation of processes that occur and are later reflected in the macroscale of the entire biological object. The series of articles on biophotonics is an abbreviation of a lecture given by the author at the Faculty of Economics and Information Technology of the Warsaw University of Technology for PhD students. The next part of the series deals with the issues of super-resolution imaging, breaking the Abbe diffraction limit. The previous parts concerned research areas and correlations of biophotonics with related disciplines, biophotonic processes, photo-biosubstances, objects, spectroscopy, biophotonic laboratory techniques.

16

Teleinformatyka kwantowa

Romaniuk Ryszard S.

Przegląd Telekomunikacyjny + Wiadomości Telekomunikacyjne

|

2022

|

nr 5

654--665

PL

Technologia kwantowa jest obszarem coraz skuteczniej funkcjonalizującym zjawiska mechaniki kwantowej, nie tylko jak to robiono dotychczas z sukcesem, czyli głównie poprzez inżynierię przerwy zabronionej. Epoka Quantum-1 dała nam układy scalone, lasery, czujniki, komputery, informatykę, telekomunikację światłowodową i satelitarną. W wielu obszarach Quantum-1 doszliśmy, lub za jakiś czas dojdziemy, do granic technologicznych. Świat naukowy zauważył możliwość dalszego, nie ewolucyjnego, ale skokowego rozwoju wymienionych technologii poprzez zmianę epoki na coś co dzisiaj nazywamy Quantum 2. Quantum 2 nie bazuje na przerwie zabronionej tak jak Quantum 1, ale usiłuje dowolnie manipulować pojedynczym izolowanym, a także grupą skorelowanych układów kwantowych. Za taką datę narodzin Quantum 2 uznaje się odkrycie przez Johna Stewarda Bella w 1964 roku nierówności i sformułowanie na jej podstawie prawa dotyczącego ścisłej granicy nielokalności kwantowej w układzie dwustronnym, lub jak dzisiaj mówimy dowodu splątania między Alicją i Bobem. J.S.Bell przedstawił możliwość prostej i ścisłej eksperymentalnej weryfikacji paradoksu EPR z roku 1934 poprzez statystyczny pomiar korelacji kwantowych. Nie od razu skonsumowano to genialne odkrycie. Pierwszy prosty eksperyment weryfikacyjny prawdziwość naruszenie nierówności wykonał zespół Johna Clausera w r. 1979 na podstawie wyprowadzonej w roku 1969 nierówności klasy Bella - CHSH. Pełny eksperyment, jednak bez unikania większości luk pomiarowych, wykonał po raz pierwszy zespół Alaina Aspecta w roku 1982. Zespół Antona Zeilingera wykonał wiele testów Bella także w skali kosmicznej, pokazał pierwszy teleportację kwantową i możliwość manipulacji splątaniem poprzez jego przełączanie między kubitami. Clauser, Aspect i Zeilinger otrzymali nagrodę Nobla z fizyki za te osiągnięcia w roku 2022. Stanowią one bramę wejściową do epoki Quantum 2 i podstawę rozwoju informacyjnych technologii kwantowych na fizycznej platformie fotoniki kwantowej.

EN

Quantum technology is an area that is increasingly functionalizing the phenomena of quantum mechanics, not only as it has been successfully done so far, i.e. mainly through the forbidden gap engineering. The Quantum-1 era gave us integrated circuits, lasers, sensors, computers, IT, fiber optic and satellite telecommunications. In many areas of Quantum-1, we have reached or will come to technological limits in some time. The scientific world has noticed the possibility of a further, not evolutionary, but leapfrog development of these technologies by changing the epoch to what we now call Quantum-2. Quantum-2 is not based on a forbidden band like Quantum-1, but tries to arbitrarily manipulate a single isolated as well as a group of correlated quantum systems. The birth date of Quantum-2 is considered to be the discovery by John Steward Bell in 1964 of inequality and the formulation of a law on the strict limit of quantum nonlocality in a bilateral system, or as we speak today, the proof of entanglement between Alice and Bob. J.S.Bell presented the possibility of a simple and strict experimental verification of the EPR paradox from 1934 through the statistical measurement of quantum correlations. This brilliant discovery was not immediately consumed. The first simple experiment to verify the truth of the inequality was performed by John Clauser’s team in 1979 on the basis of the Bell-class CHSH inequality derived in 1969. The full experiment, but without avoiding all measurement loopholes, was first performed by Alain Aspect’s team in 1982. Anton Zeilinger’s team performed many Bell tests also on a cosmic scale, showed the first quantum teleportation and the possibility of manipulating entanglement by switching between qubits. Clauser, Aspect and Zeilinger were awarded the Nobel Prize in Physics for these achievements in 2022. They are the gateway to the Quantum-2 era and the basis for the development of quantum information technologies on the physical quantum photonics platform.

17

Influence of IQT on research in ICT

Bednarski Bogdan J., Lepak Łukasz E., Łyskawa Jakub J., Pieńczuk Paweł, Rosoł Maciej, Romaniuk Ryszard S.

International Journal of Electronics and Telecommunications

|

2022

|

Vol. 68, No. 2

259--266

EN

This paper is written by a group of Ph.D. students pursuing their work in different areas of ICT, outside the direct area of Information Quantum Technologies IQT. An ambitious task was undertaken to research, by each co-author, a potential practical influence of the current IQT development on their current work. The research of co-authors span the following areas of ICT: CMOS for IQT, QEC, quantum time series forecasting, IQT in biomedicine. The intention of the authors is to show how quickly the quantum techniques can penetrate in the nearest future other, i.e. their own, areas of ICT.

18

I.FAST and EURO-LABS Perfect Legacy of ARIES

Romaniuk Ryszard S.

International Journal of Electronics and Telecommunications

|

2022

|

Vol. 68. No. 4

899--905

EN

CERN hosted on May 2-6, 2022, the first annual meeting of the H2020 I.FAST project to support innovation in the field of science and technology of particle accelerators. The project has a completely different character from its predecessors in this area of research. It was approved for implementation a year ago by the EC with the highest marks. It is worth looking at why projects such as ARIES, I.FAST and EURO-LABS are so easily accepted. This alleged ease of acceptance is an appearance. Behind the acceptance, in conditions of extremely tough competition, is the excellent organization of the submitting community that has been developed over the years, as well as the perfect, well-thought-out preparation of the material. The author, a participant in the ARIES and other EC projects in the field of particle accelerator science and technology, presents here, on specific examples, his subjective opinions on how to prepare materials for high-output projects for the EC FP. The author hopes that these remarks may be useful in the process of submitting research projects from Poland in international cooperation to the EC in the best possible way. The science and technology of particle accelerators is an excellent area of showing such examples because it is interdisciplinary and includes the following components: building of research infrastructure, applied physics, mechatronics, materials engineering, automation and robotics, electronics, ICT, innovation, cooperation with industry, and social.

19

ARIES Crowns Two Decades of Particle Accelerators Infrastructure Development in Europe

Romaniuk Ryszard S.

International Journal of Electronics and Telecommunications

|

2022

|

Vol. 68. No. 3

647--653

EN

On 2-3 May 2022 ARIES – Accelerator Research and Innovation for European Science and Society held its last annual conference in CERN summarizing 6 year long effort on the smart development of particle accelerator infrastructures in Europe. The whole series of Integrating Activities on accelerator infrastructures started in 2003 with preparations of CARE, then followed by EuCARD, TIARA, EuCARD2 and culminating with ARIES.

20

Szkło

Romaniuk Ryszard S.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2022

|

Vol. 63, Nr 12

10--16

PL

Ustanowienie przez Organizację Narodów Zjednoczonych Międzynarodowego Roku Szkła 2022 zwraca uwagę nie tylko na ten wspaniały i różnorodny materiał, ale także na jego uwarunkowania i role kulturowe, historyczne, cywilizacyjne, a dla nas czytelników Elektroniki naukowo-techniczne i przemysłowe. MR Szkła, jak przyznają jego organizatorzy, jest w pewnym sensie kontynuacją bardzo udanego Międzynarodowego Roku Światła 2015. Bez sukcesu MRŚ2015 prawdopodobnie nie byłby możliwy MRS2022? Szkło jest podstawą inżynierii optycznej, optyki objętościowej, a także w dużej mierze optyki scalonej i zintegrowanej. Szkło krzemionkowe syntetyzowane z fazy gazowej stanowi fundament telekomunikacji światłowodowej. Znaczne postępy w badaniach i zastosowaniach szkieł dla technologii ICT umożliwiły takie narzędzia jak lasery femtosekundowe i nanometrowa obróbka materiałów. Szklane nanometrowe struktury periodyczne, a w przyszłości periodyczne modulowane, otwarły możliwości kształtowania struktury falowej pojedynczego fotonu. Napotykając na takie bezstratne struktury szklane o wymiarach atomowych funkcja falowa fotonu oddziałuje z ich falą materialną De Broglie. W rezultacie oddziaływania funkcja falowa fotonu zawiera składniki pochodzące od fali materialnej. Foton ubieramy w stacjonarnie materialny płaszcz. Szkło ma niezwykłą przyszłość w optycznych fotonowych liniowych realizacjach procesorów i urządzeń funkcjonalnych kwantowych technik informacyjnych.

EN

The establishment by the United Nations of the International Year of Glass 2022 draws attention not only to this wonderful and diverse material, but also to its cultural, historical, civilization aspects and roles, and for us, the readers of the Journal Elektronika also the roles in science, technology and industry. The International Year of Glass IYoG 2022, as its organizers admit, is in a sense a continuation of the very successful International Year of Light 2015 (IYoL). Without the success of the IYoL2015, the IYoG2022 probably would not be possible at all? Glass is the basis of optical engineering, volume optics, and also largely hybrid and integrated optics. Gas-phase synthesized silica glass is the foundation of fiber optic telecommunications. Tools such as femtosecond lasers and nanometer material processing technologies have enabled significant advances in research and application of glasses for the ICT. Glass nanometer periodic structures, and in the future periodic modulated ones, opened up the possibility of shaping the wave structure of a single photon. When encountering such atomic-sized lossless glass structures, the photon’s wave function interacts with their De Broglie material wave. As a result of the interaction, the photon’s wave function contains components derived from the material wave. We dress the photon in a stationary material mantle. Glass has a remarkable future in optical photon, linear realizations of processors and functional circuits of quantum information techniques.