Stypendia dla doktorantów 2008/2009 ZPORR

Temat pracy doktorskiej

Inżynieria par fotonów generowanych w ośrodkach nieliniowych.

Opis projektu

Praca doktorska jest ściśle związana z zagadnieniami informatyki kwantowej. Ta nowoczesna dziedzina powstała na styku informatyki i fizyki kwantowej, bada możliwości rozszerzenia i przyspieszenia dotychczas znanych algorytmów obliczeniowych, sposobów komunikacji oraz proponuje nowe sposoby rozwiązywania złożonych problemów obliczeniowych. Dziedzina ta od wielu lat jest intensywnie rozwijana przez grupy badawcze na całym świecie. Najważniejszym jak do tej pory osiągnięciem tej dziedziny, które doczekało się udanego wdrożenia jest tzw. kryptografia kwantowa. W największym skrócie, dzięki tej metodzie możliwą jest wymiana klucza kryptograficznego między dwiema instytucjami, który może posłużyć do absolutnie bezpiecznego i prostego zarazem zakodowania i odkodowania informacji. Istotnym jest, że fundamentalne prawa przyrody pozwalają przekonać się, że nikt inny nie wszedł w posiadanie tego klucza. Implementacja eksperymentalna tego protokołu wymaga źródła pojedynczych fotonów oraz odpowiedniej metody skupiania i przesyłania ich światłowodami. Praca doktorska poświęcona jest optymalizacji i konstrukcji źródeł par fotonów opartych na zjawisku tzw. parametrycznego dzielenia częstotliwości. Badania polegają na modelowaniu źródła opartego na krysztale nieliniowym. Celem jest znalezienie optymalnych parametrów zapewniających maksymalną możliwą wydajność generowania pojedynczych fotonów. Dzięki wypracowanym metodom możliwe jest też zoptymalizowanie źródła fotonów pod kątem przydatności do zastosowania w układach kwantowego optycznego przetwarzania informacji, gdzie krytycznym parametrem jest widzialność interferencji wielofotonowej.

Korzyści dla województwa

Coraz większym zainteresowaniem cieszą się zakupy przez Internet, ponadto zwiększa się liczba ludzi wybierających kartę kredytową jako formę płatności w sklepie. Każda taka transakcja polega na przesłaniu miedzy klientem a bankiem lub sklepem poufnych informacji w postaci np. numeru karty kredytowej. W celu zabezpieczenia się przed przechwyceniem przez niepowołane osoby informacje te są standardowo szyfrowane za pomocą dobrze poznanych protokołów kryptograficznych. Bezpieczeństwo klasycznego protokołu kryptograficznego polega na założeniu, że nie istnieje efektywny algorytm, pozwalający komputerowi na szybką faktoryzacje dużej liczby. Zatem wraz z rosnącą mocą komputerów trzeba wydłużać klucze kryptograficzne. Ponadto jest już znany efektywny algorytm rozkładu na czynniki pierwsze, który może być zaimplementowany na komputerze kwantowym. Jeśli komputer kwantowy zostanie zbudowany, klasyczne protokoły kryptograficzne przestaną być bezpieczne. Jednak na szczęście mechanika kwantowa daje rozwiązanie problemu poufności w Internecie w postaci kryptografii kwantowej. Bezpieczeństwo i możliwość wykrycia ewentualnego podsłuchu gwarantowane jest podstawowymi prawami przyrody. Układy kryptograficzne działają na zasadzie przesyłania światłowodami pojedynczych fotonów oraz mierzenia ich stanu polaryzacyjnego. Efektywność działania, mierzona jako ilość generowanych bitów na jednostkę czasu zależy w istotny sposób od źródła pojedynczych fotonów oraz wydajności sprzęgania do światłowodów, co jest głównym tematem pracy doktorskiej. Prototypowe rozwiązania tego typu są obecnie wprowadzane w Szwajcarii i Austrii. Główną ideą jest zainstalowanie w firmach, instytucjach i bankach układów kryptografii kwantowej oraz zintegrowanie ich z istniejącymi sieciami telekomunikacyjnymi. Zatem potencjalne wdrożenie w województwie kujawsko-pomorskim systemu kryptografii, o którym mowa, bezpośrednio wpisuje się w strategię rozwoju infrastruktury teleinformatycznej (STRATEGIA ROZWOJU WOJEWÓDZTWA KUJAWSKO POMORSKIEGO na lata 2007-2020). Znaczne zwiększenie bezpieczeństwa zawieranych transakcji elektronicznych daje szanse na przyspieszenie rozwoju handlu elektronicznego (Regionalna Strategia Innowacji Województwa Kujawsko-Pomorskiego do 2015).

Wartym podkreślenia jest także fakt, że podczas prac związanych z projektowaniem źródeł pojedynczych fotonów wytwarzanych jest wiele prototypowych ultraprecyzyjnych elementów opto-mechanicznych i elektro-mechanicznych. Prototypy te mają bezpośredni potencjał komercjalizacyjny wypełniając lukę na rynku naukowej mechaniki precyzyjnej. Ponadto stwarzają nowe możliwości badawcze wpisując się w strategię rozwój potencjału naukowo-badawczego regionu (Regionalna Strategia Innowacji Województwa Kujawsko-Pomorskiego do 2015).

Finansowanie

Projekt "Stypendia dla doktorantów 2008/2009-ZPORR" realizowany jest w ramach działania 2.6 "Regionalne strategie innowacyjne i transfer wiedzy'', II Priorytetu ZPORR. Projekt współfinansowany jest z Europejskiego Funduszu Społecznego oraz Budżetu Państwa w ramach Zintegrowanego Programu Operacyjnego Rozwoju Regionalnego.
Updated: 13/10/2013, 18:09