Autor: Tomáš Chalupa

Výzkum v oblasti kvantové fyziky patří dlouhodobě mezi nejúspěšnější obory na Univerzitě Palackého. Potvrzením tohoto trendu je i udělení Ceny ministra školství, mládeže a tělovýchovy za výzkum, experimentální vývoj a inovace za rok 2010,  které proběhlo 23. listopadu ve Velkém zrcadlovém sále MŠMT v Praze. Jaromír Fiurášek, člen Katedry optiky Přírodovědecké fakulty UP, byl oceněn společně s filozofem prof. Erazimem Kohákem a lékařem prof. Karlem Smetanou.

Docent Fiurášek převzal z rukou náměstkyně ministra Evy Bartoňové cenu za mimořádné výsledky výzkumu v oblasti kvantové fyziky, optiky a optoelektroniky, které vedly k návrhu a implementaci metod pro potlačení šumu v kvantové komunikaci a stanovení optimálních schémat pro kopírování kvantové informace.

„Ocenění si nesmírně vážím, ale je potřeba zdůraznit, že ocenění nevnímám jako své osobní, ale patří celému vědeckému týmu z Katedry optiky,“ komentoval svůj úspěch Jaromír Fiurášek. Zároveň dodal, že ocenění je uděleno za dlouhodobou činnost celého týmu v průběhu několika let a nikoliv pouze za nejnovější úspěchy. Mezi ty rozhodně patří významný pokrok ve vývoji bezšumového kvantového zesilovače.

Jeho první podobu navrhli ve své práci kolegové doc. Fiuráška z Katedry optiky Petr Marek a Radim Filip. Jejich návrh byl testován a úspěšně experimentálně demonstrován doc. Fiuráškem ve spolupráci s vědeckou skupinou prof. Marca Belliniho z INO-CNR (Instituto Nazionale di Ottica – Consiglio Nazionale delle Ricerche) ve Florencii. „Tento zesilovač vykazuje extrémně nízký přidaný šum a vysokou kvalitu výstupního signálu, což se doposud nedařilo,“ vysvětluje Fiurášek. Zesilovač tak může sloužit k potlačení ztrát vzniklých při přenosu signálu pomocí optických vláken či volným prostorem. Na poli kvantové fyziky jde o přelomový vynález, o jehož možné konstrukci se dlouho pochybovalo. Výsledky experimentu byly prezentovány také v prestižním odborném časopise Nature Photonics. Vědecký tým doc. Fiuráška se v současnosti zabývá také návrhem bezšumového zesilovače pro mikrovlnné záření a zapojil se do evropského projektu zaměřeného na výzkum bezšumových kvantových zesilovačů.

Úryvek z návrhu na udělení ceny předloženého Univerzitou Palackého

Docent Jaromír Fiurášek patří k předním českým odborníkům v oblasti kvantové optiky a kvantového zpracování informace. V souvislosti s rozvojem moderní informační společnosti se jedná o vysoce aktuální problematiku. Využití kvantových vlastností nosičů informace přináší řadu nových možností a perspektiv. Pomocí kvantové kryptografie je možné realizovat šifrovanou komunikaci a přenos citlivých dat po internetu, přičemž bezpečnost přenosu je garantována fyzikálními zákony a nikoliv neprokázanými předpoklady o obtížnosti určitých matematických výpočtů. Kvantový počítač využívající kvantové superpozice pak dokáže realizovat některé výpočty exponenciálně rychleji než nejlepší známé klasické počítačové procesory a algoritmy.

Předmětem odborného zájmu docenta Fiuráška jsou zejména optické implementace různých protokolů pro kvantové zpracování a přenos informace. V této oblasti dosáhl docent Fiurášek řady významných výsledků, jež byly publikovány v předních mezinárodních fyzikálních časopisech jako Nature, Nature Physics, a Physical Review Letters a prezentovány na řadě prestižních mezinárodních vědeckých konferencích. O značném mezinárodním ohlasu na vědeckou práci docenta Fiuráška svědčí i více než 1000 citací jeho prací.

Mezi nejvýznamnější výsledky docenta Fiuráška a jeho českých i zahraničních spolupracovníků patří návrh a realizace optických kvantových logických hradel, návrh a implementace metod pro potlačení šumu v kvantové komunikaci, design a realizace optimálních schémat pro kopírování kvantové informace a vývoj metod pro optimální měření, estimaci a rekonstrukci kvantových stavů, měření a procesů.

V roce 2008 se docent Fiurášek spolu s kolegy z Institutu Alberta Einsteina v Hannoveru podílel na celosvětově první realizaci protokolu pro destilaci kvantové provázanosti pro takzvané spojité kvantové proměnné. Tato technika umožňuje potlačit šum (např. fázové fluktuace) při kvantové komunikaci se slabými světelnými pulzy. Navržená a demonstrovaná metoda může být potenciálně využita ke konstrukci globálních kvantových komunikačních sítí zajišťujících bezpečnou komunikaci na libovolnou vzdálenost.