Photonic simulators of quantum thermodynamic systems
Project goals
The present project is focused on theoretical and experimental study of coherent energy manipulation in microscopic quantum systems, which is one of key aspects of quantum thermodynamics. We will exploit the tools of quantum optics to experimentally investigate selected fundamental quantum thermodynamic systems where coherence and energy play critical role. Specifically, we will study quantum batteries and quantum Maxwell’s demon. The main aim of our research will be to answer the question how both energy and coherence can be increased by general quantum transformations under thermodynamically meaningful scenarios, and what are the trade-offs between the energy and coherence changes. On the experimental side, achievement of the project goals will require significant generalization of the electro-optical feed-forward technique to enable realization of complex conditional operations controlled by results of quantum measurements. Furthermore, we will also design novel versatile optical schemes enabling realization of various two-qubit interactions required for the planned experiments.
Keywords
quantum opticselectro-optical feed-forwardlinear opticsquantum thermodynamics
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 23 (SGA0201900001)
Main participants
Univerzita Palackého v Olomouci / Přírodovědecká fakulta
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
19-19189S
Alternative language
Project name in Czech
Fotonické simulátory kvantových termodynamických systémů
Annotation in Czech
Cílem projektu je teoretické i experimentální studium koherentní manipulace s energií v mikroskopických kvantových systémech, což představuje jeden z klíčových aspektů kvantové termodynamiky. Budou využité techniky kvantové optiky pro experimentální simulaci vybraných fundamentálních kvantových termodynamických systémů, v nichž koherence a energie hrají klíčovou roli. Konkrétně budou studované kvantové baterie a kvantový Maxwellův démon. Hlavním cílem výzkumu bude odpovědět na otázku, jak lze zvýšit jak energii tak i koherenci těchto systémů pomocí obecných kvantových transformací v termodynamicky relevantních scénářích a jaké jsou vztahy mezi změnami energie a koherence. Po experimentální stránce bude dosažení cílů projektu vyžadovat výraznou extenzi techniky dopředné optoelektronické vazby, jež umožní realizaci komplexních podmíněných operací řízených výsledky kvantových měření. Rovněž budou vyvinutá nová flexibilní optická schémata umožňující realizaci různých dvouqubitových interakcí potřebných pro plánované experimenty.
Scientific branches
Completed project evaluation
Provider evaluation
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Project results evaluation
The project followed the original proposal, with positive outcome in all planned work packages. Publication output (7 impacted papers published in respected scientific journals) is strong.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2019
Realization period - end
Dec 31, 2021
Project status
U - Finished project
Latest support payment
May 12, 2021
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP22-GA0-GA-U
Data delivery date
Jun 29, 2022
Finance
Total approved costs
6,577 thou. CZK
Public financial support
5,842 thou. CZK
Other public sources
735 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
6 577 CZK thou.
Public support
5 842 CZK thou.
88%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Optics (including laser optics and quantum optics)
Solution period
01. 01. 2019 - 31. 12. 2021