LU konference
Vienfotonu avoti kvantu tehnoloģijām, izmantojot slāpekļa-vakances centrus dimantā
Projekta nosaukums: Vienfotonu avoti kvantu tehnoloģijām, izmantojot slāpekļa-vakances centrus dimantā
Projekta granta līguma numurs: LU-BA-PA-2024/1-0071
Projekta vadītājs (zinātniskais): Mārcis Auziņš
Projekta īstenošanas termiņš: 01.09.2024.-28.02.2026.
Projekta kopējais finansējums: 200 000 EUR
Projekta mērķis: šī projekta mērķis ir izmantot Latvijas Universitātes Lāzeru centra zināšanas par magnetooptiskiem efektiem un slāpekļa-vakanču (NV) centriem, kas ir iegūtas, īstenojot virkni fundamentālo un lietišķo pētījumu projektu. Šī projekta mērķis ir pārnest šīs zināšanas uz kvantu gadījuma skaitļu ģenerēšanas jomu, kas būtu jauns pētniecības virziens Lāzeru Centram un joma, kura kļūst arvien nozīmīgāka industriāliem pielietojumiem, piemēram, kvantu atslēgu sadalei un tādu fizikālo sistēmu simulācijai, kurām nepieciešama patiesa nejaušība. Projektā tiks izmantotas mūsu esošās zināšanas par NV centru fiziku, lai konstruētu eksperimentālu ierīci, kas paredzēta viena NV centra atrašanai dimantā, lai to izmantotu kā viena fotona avotu, ar tehnoloģiju gatavības līmeni 4 (tehnoloģija apstiprināta laboratorijā). Nozīmīgs jauninājums šajā projektā būs gaismas savākšanas efektivitātes uzlabošana no dimanta, lai optimizētu fotonu avota efektivitāti. Viena fotona ģenerēšanas efektivitāte tiks raksturota, izmērot pāru korelācijas funkciju. Šīs pieejas mērķis ir apvienot teorētiskos pētījumus ar praktiskajiem, eksperimentālajiem pielietojumiem, uzlabojot Lāzeru centra un Latvijas Universitātes zinātnisko izpratni un tehnoloģiskās iespējas kopumā, it īpaši, šobrīd notiekošajā konsolidācijas procesā ar domu veicināt sadarbību un attīstīt jaunas kompetences.
Projekta rezultāti: iesniegta publikācija – 1, konferenču materiāli – 3, zinātniskās datubāzes un datu kopas – 1, iesniegts projekta pieteikums – 1, citi pētniecības specifikai atbilstoši projekta rezultāti – 1 prototips 1 zinātība, kas reģistrēta Latvijas Universitātē
PROJEKTA GAITAS ATSKAITE
Pārskata periods: 2025. gada 1. janvāris - 2025. gada 31. marts
Pamatojoties uz sākotnējiem pētījumiem un literatūras izpēti šī projekta pirmajos mēnešos esam iesnieguši papildus finansējuma pieteikumu LU Fonda “MikroTik” projektu konkursā ar domu attīstīt jaunu pētniecības virzienu LU Lāzeru Centrā (kvantu attēlveidošana ar nedetektētiem fotoniem), šis pieteikums ir apstiprināts un šobrīd notiek finansējuma apgūšana.
Šobrīd notiek darbs pie vēl papildus vismaz divu projektu pieteikumu (LZP FLPP) sagatavošanas, kuri saistīti ar šī projekta izpildes gaitā iegūto jauno ekspertīzi.
Projekta īstenošanas laikā novadītas vairākas ekskursijas studentiem un citiem Lāzeru Centra viesiem, tai skaitā, Latvijas Republikas aizsardzības ministrs (Andris Sprūds) un ANTHEM Foundation (multidisciplināra Itālijas pētniecības institūcija, kura koncentrējas uz medicīnas un inženierijas sinerģiju jaunu produktu un pakalpojumu izstrādē). Novadītas ekskursijas arī fizikas valsts olimpiādes dalībniekiem un skolēniem LU rīkotā pasākuma “Studenta kurpēs” ietvaros.
Ekskursijās stāstīts, kā šī projekta gala rezultāts – kvantu gadījumu skaitļu ģenerēšana, var tikt pielietots: drošu šifrēšanas un komunikācijas atslēgu veidošanā, kas ir nozīmīgs aizsardzības un finanšu sektoros, un dažādu fizikālu un bioloģisku procesu (piemēram, proteīnu molekulu dinamikas) simulācijās.
Ir izveidota pirmā iterācija eksperimentam NV centru sarkanās fluorescences fotonu skaitīšanai. Iegūti pirmie rezultāti izmantojot zemas NV centru koncentrācijas dimantu. Interpretējot rezultātus, pieņemam, ka esam atraduši vienu NV centru dimantā (skatīt Att. 1).
Šobrīd notiek eksperimenta programmatūras optimizācija, lai pēc iespējas veiklāk varam dimantā identificēt vietas, kur varētu būt kāds viens NV centrs.
Projekta realizēšanā piedalās arī studenti, kas šī projekta pētījuma rezultātus un iegūto ekspertīzi varēs izmantot savu promocijas darbu veidošanā.
Pārskata periods: 2024. gada 1. septembris – 2024. gada 31. decembris
Pamatojoties uz sākotnējiem pētījumiem un literatūras izpēti šī projekta izpildes laikā ir iesniegts papildus finansējuma pieteikums LU Fona “MikroTik” projektu konkursā, ar domu attīstīt jaunu pētniecības virzienu LU Lāzeru Centrā (kvantu attēlveidošana ar nedetektētiem fotoniem), tādu pētījumu eksperimenti var tikt pielāgoti, lai ģenerētu arī gadījuma skaitļus, kas ir tieši saistīts ar šī projekta darba uzdevumiem un gala rezultātiem.
Projekta īstenošanas laikā novadītas vairākas ekskursijas studentiem un citiem Lāzeru Centra viesiem, tai skaitā, “Kvantu tehnoloģiju iniciatīvas” kolokviju dalībniekam prof. Ph.D. Dmitry Budker (Maincas Universitāte, Vācija; Kalifornijas Universitāte Bērklijā, ASV), nododot pieredzi un informāciju par mūsu pētījumiem šī projekta kontekstā un iegūstot jaunu pieredzi no nozares ekspertiem.
Balstoties uz līdz šim projektā iegūto rezultātu analīzi un no tās izdarītajiem secinājumiem atrasts uzņēmums ar ko iespējams sadarboties šī un potenciālu tālāku nākotnes ar NV centriem dimantā saistītu projektu kontekstā (“Qnami”, uzņēmums Šveicē, kas ražo dimantus ar specifiskām īpašībām un virsmas struktūrām – nanopīlāriem).
Sākts darbs pie sākotnējas eksperimenta izveides uz pārnēsājamas platformas, lai nepieciešamības gadījumā eksperimentu varētu pārvietot, piemēram, lai demonstrētu, kā tas darbojās “Zinātnieku Naktī” vai kādos citos publicitātes pasākumos.
Projekta realizēšanā piedalās arī studenti, kas šī projekta pētījuma rezultātus un iegūto ekspertīzi varēs izmantot savu promocijas darbu veidošanā.