Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Kwantowa Europa, kwantowa Polska

Romaniuk Ryszard

Przegląd Telekomunikacyjny + Wiadomości Telekomunikacyjne

|

2023

|

nr 2

20--30

PL

Informacyjne Technologie Kwantowe ITK obejmują komputing kwantowy, telekomunikację kwantową, oraz metrologię kwantową i synchronizację. Obszary te są ściśle powiązane ze sobą, gdyż bazują na jednym wspólnym fundamencie zjawisk kwantowych. Kwantowy kanał informacyjny i proces transmisji w nim informacji klasycznej i kwantowej jest rodzajem operacji kwantowej, analogicznej do tej która jest wykonywana w systemach komputingu kwantowego. W obu przypadkach fundamentem są zasoby kwantowe. Operacje kwantowe w warunkach rzeczywistych podlegają zakłóceniom wynikłym z istnienia wybiórczych kanałów dekoherencji i sprzężenia świata kwantowego z termodynamicznym środowiskiem makro. Stąd, tak chętnie techniki kwantowe korzystają z fotonów, ponieważ są one stosunkowo odporne na dekoherencję. Jedną z najbardziej obiecujących opcji budowy homogenicznych systemów kwantowych obejmujących komputing i teleinformatykę stanowi fotonika kwantowa, odmienna od fotoniki klasycznej. Nie jest to jednak obecnie metoda najprostsza. Na drodze realizacji takiego homogenicznego systemu konieczne są bada- nia, testy, innowacje i budowa funkcjonalnych urządzeń, systemów i aplikacji zapewniających odpowiedni poziom cyberbezpieczeństwa kwantowego. Przestawienie opcji rozwoju telekomunikacji i komputingu na kwanty wymaga koordynacji na poziomie globalnym, tutaj mówimy o poziomie europejskim, dużych programów badawczych, projektów wspomagających kluczowe kierunki rozwojowe, współdziałania z inicjatywami krajowymi i biznesowymi.

EN

Quantum Information Technologies QIT include quantum computing, quantum telecommunications, quantum metrology and synchronization. These areas are closely related to each other because they are based on one common foundation of quantum phenomena. The quantum information channel and the process of transmission of classical and quantum information in it is a kind of quantum operation, analogous to the one performed in quantum computing systems. In both cases, quantum resources are the foundation. Quantum operations in real conditions are subject to disturbances resulting from the existence of selective decoherence channels and the coupling of the quantum world with the thermodynamic macro environment. Hence, quantum techniques are so eager to use photons, because they are relatively resistant to decoherence. One of the most promising options for building homogeneous quantum systems involving computing and QIT is quantum photonics, which is different from classical photon- ics. However, this is currently not the simplest method. On the way to the implementation of such a homogeneous system, research, tests, innovations and the construction of functional devices, systems and applications ensuring an appropriate level of quantum cybersecurity are necessary. Switching telecommunications and computing development options to quanta requires coordination at the global level, here we are talking about the European level, large research programs, projects supporting key development directions, cooperation with national and business initiatives.

2

Biofotonika klasyczna i kwantowa : substancje, zjawiska, instrumentarium. Cz. 1, Obszary badawcze, korelacje i procesy

Romaniuk Ryszard

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2023

|

Vol. 64, Nr 3

4--24

PL

Postępy w funkcjonalizacji zjawisk kwantowych, co ujęto w dyscyplinę określaną jako informacyjne techniki kwantowe ITK, stanowią istotny element rozwoju zupełnie odmiennych dyscyplin, w tym biofotoniki kwantowej. Jednym z ważnych technik badawczych w biologii jest wykrywanie słabego światła używanego w systemowych badaniach biologicznych, testach biologicznych, bioprodukcji, a także w diagnostyce medycznej. Opanowanie technik generacji na żądanie, a szczególnie detekcji pojedynczych fotonów, w połączeniu z kwantowo-optycznymi metodami przetwarzania danych otwarło fundamentalnie nowe fotoniczne możliwości metrologiczne związane z obserwacją warunków zjawisk bio-optycznych w pojedynczej molekule. W tym właśnie obszarze ultra-precyzyjnych optycznych pomiarów pojedynczej molekuły została przyznana Nagroda Nobla z Chemii w roku 2014 - super-rozdzielcza mikroskopia fluorescencyjna. Od tego czasu badania i zastosowania w obszarze biofotoniki kwantowej znacznie rozszerzyły się, obejmując wiele technik mikroskopowych, tomograficznych, obrazowania, ultra-czułej detekcji biochemicznej, ultra-precyzyjnej fotonicznej manipulacji molekularnej. Biofotonika kwantowa rozwija się dynamicznie jako wspólny obszar biologii kwantowej i optyki kwantowej. Poprzez wyposażenie instrumentalne, pomiarowe i aplikacyjno-funkcjonalizujące, biofotonika kwantowa jest ściśle związana z takimi dyscyplinami jak inżynieria biomedyczna, fizyka biomedyczna, biochemia, metrologia optyczna i elektroniczna oraz ICT.

EN

Advances in the functionalization of quantum phenomena, which are now included in the discipline known as quantum information techniques, constitute an important element in the development of completely different disciplines, including quantum biophotonics. One of the important research techniques in biology is the detection of low light used in system biological research, bioassays, bioproduction as well as in medical diagnostics. Mastering the techniques of generation on demand, and especially the detection of single photons, combined with quantum-optical methods of data processing, opened fundamentally new photonic metrological possibilities related to the observation of the conditions of bio-optical phenomena in a single molecule. It was in this area of ultra-precise optical measurements of a single molecule that the Nobel Prize in Chemistry in 2014) super-resolved fluorescence microscopy) was awarded. Since then, research and applications in the field of quantum biophotonics have significantly expanded to include many techniques of microscopy, tomography, imaging, ultra-sensitive biochemical detection, and ultra-precise photonic molecular manipulation. Quantum biophotonics is developing dynamically as a common area of quantum biology and quantum optics. Through instrumental, measuring and application-functionalizing equipment, quantum biophotonics is closely related to biomedical engineering, bio- medical physics, biochemistry, optical and electronic metrology, and ICT.

3

Informacyjne technologie kwantowe

Romaniuk Ryszard

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2021

|

Vol. 62, nr 1

4--10

PL

Informacja kwantowa, której jednostką elementarną jest kubit, jest zawarta w skwantowanym, dyskretnym stanie układu kwantowego. Od informacji klasycznej odróżnia ją charakter probabilistyczny oraz możliwość zakodowania w nielokalnych związkach pomiędzy układami kwantowymi. Kwantowe związki nielokalne, będące powszechną właściwością wszechświata, nazywamy stanami splątanymi. Układ kwantowy jest obiektem podlegającym mechanice kwantowej i jest ograniczony rozmiarowo do skali atomowej. Kubit jest dowolną superpozycją dwóch stanów kwantowych oznaczanych jako |0> i |1>. Odczytując wartość kubitu uzyskuje się z pewnym prawdopodobieństwem wartość 0 lub 1. Nie można przewidzieć która wartość zostanie odczytana. Stan układu kwantowego jest nietrwały, ograniczony przez czas dekoherencji. Czas ten, zdeterminowany szumem i właściwościami układu odczytu, ogranicza skalowalność technologii kwantowych. Kubitem są np. elektron i jego dwuwartościowy spin, foton i jego dwuwartościowy stan polaryzacji, jon z odpowiednio wybranymi dwoma poziomami energetycznymi, ale też molekuły posiadające spin, oscylatory kwantowe czy kwazicząstki. Rejestr kwantowy jest uporządkowanym układem kubitów. Z kubitów i ich układów buduje się logiczne bramki kwantowe. Z kubitów, bramek kwantowych i układów kontrolno- sterujących buduje się systemy kwantowe: komputery, zegary, czujniki, systemy pomiarowe, urządzenia, grawimetry, akcelerometry i wiele innych. Do kontroli kubitów potrzeba jest zaawansowana fotonika, ultrastabilne przestrajalne lasery jednoczęstotliwościowe oraz zaawansowana, najlepiej standaryzowana elektronika.

EN

Quantum information, the unit of which is a qubit, is contained in a quantized, discrete state of a quantum system. What distinguishes it from classical information is its probabilistic nature and the possibility of coding it in non-local relationships between quantum systems. Quantum nonlocal relationships, a common feature of the universe, are called entangled states. A quantum system is an object subject to quantum mechanics and is limited in size to the atomic scale. A qubit is an arbitrary superposition of two quantum states marked as |0> and |1>. When you read the value of a qubit, you get a value of 0 or 1 with some probability. You cannot predict which value will be read. The state of the quantum system is unstable, limited by the time of decoherence. This time, determined by noise and properties of the readout system, limits the scalability of quantum technologies. The qubit is an electron and its bivalent spin, a photon and its bivalent polarization state, an ion with two suitably selected energy levels, but also molecules with spin, quantum oscillators or quasiparticles. A quantum register is an ordered system of qubits. Logical quantum gates are built from qubits and their systems. Quantum systems are built from qubits, quantum gates and measurement and control systems: computers, clocks, sensors, measuring systems, devices, gravimeters, accelerometers, and many others. To control qubits, you need advanced photonics, ultra-stable tuneable single-frequency lasers, and advanced, preferably standardized electronics.

4

Phase coding of information in the optical fibre sensor

Życzkowski M., Karol M., Pałka N.

Opto-Electronics Review

|

2020

|

Vol. 28, No. 1

1--7

EN

Determining the dependence of phase difference modulations between light pulses in a modified Mach-Zehnder interferometer was used to develop an optical system coding the information and working as an eavesdropping sensor for an optical fibre information exchange system. The basic challenge in the system development is to maintain stable operation in changing environmental conditions, as well as to ensure optimal parameters of the phase modulator. The system was tested for various many-kilometer long transmission lines of single-mode fibres. The research was focused on achieving the normative Bit Error Rate for the system in the 100 Mbit/s range (STM-1). Such a system can be used in commercial applications for the code key secure transmission in the physical layer of the link.

5

Pulsed interferometric optical fibre sensor detecting wiretapping in long transmission lines

Życzkowski M., Karol M.

Opto-Electronics Review

|

2018

|

Vol. 26, No. 2

183--187

EN

A modiﬁed optical ﬁbre based Mach-Zehnder interferometer was applied as a sensor to detect wiretapping in long transmission optical ﬁbre lines. The signal consisting of short pulses (around 1 ns) was launched to the input of the interferometer based on the polarization maintaining ﬁbres and polarization elements. When the sensing line was undisturbed, detectors registered only a single pulse. The additional two side pulses appear, if the wiretapping attempt took place. For robust detection of any alarm situation we proposed two-criteria algorithm to minimize false alarm rate. Moreover, slow environmental ﬂuctuations were continuously monitored and compensated by polarization controllers. We measured frequency characteristics of the sensor and performed a hundred wiretapping attempts, which proved high performance of the sensor.