Laboratorium Kwantowej Informacji i Wnioskowania Statystycznego (KIiWS)

Badania

Kwantowa informatyka to dziedzina nauki zajmująca się badaniem i zastosowaniem układów kwantowych jako naturalnych elementów składowych do przesyłania, przechowywania i przetwarzania informacji. Głównym poruszanym przez nią zagadnieniem jest wykorzystanie kwantowych własności światła i materii, aby móc, między innymi, przesyłać dane zapewniając ich pełne bezpieczeństwo, wykonywać obliczenia o złożoności poza zasięgiem klasycznych komputerów, czy też dokonywać ultraprecyzyjnych pomiarów dzięki efektom takim jak splątanie kwantowe.

Ponieważ jednak mechanika kwantowa ma z natury charakter probabilistyczny—a co więcej układy kwantowe są bardzo czułe na zaburzenia zewnętrzne—aby móc wykorzystać ich potencjał w pełni niezbędne jest zastosowanie zaawansowanych metod wnioskowania statystycznego i przetwarzania sygnałów do efektywnej interpretacji pomiarów układu kwantowego. Celem teorii kwantowego wnioskowania statystycznego jest dostosowanie takich technik, aby nie tylko uwzględniały kwantowe właściwości danego układu, ale też, w szczególności, pozwalały na kwantowe polepszenie wydajności danego protokołu.

W ramach laboratorium KIiWS pracujemy przede wszystkim nad problemami metrologii kwantowej i wymaganymi przez nią precyzyjnymi pomiarami kwantowymi. Opracowujemy teorię kwantowych protokołów estymacji tak, aby możliwe było ich efektywne zastosowanie w układach optycznych i atomowych, ze szczególnym uwzględnieniem sensorów kwantowych opartych na parach atomowych pompowanych optycznie. Poszukujemy również nowatorskich rozwiązań w zakresie zastosowań praktycznych kwantowej informacji w kryptografii i transmisji danych, weryfikując możliwości najnowocześniejszych technologii fotonicznych.

Pracujemy także nad oprogramowaniem kwantowym—naszym celem jest stworzenie biblioteki o otwartym kodzie źródłowym, która obejmie różne techniki wnioskowania statystycznego (takie jak filtrowanie, próbkowanie rzadkie i uczenie maszynowe), aby mogły one być bezpośrednio użyte w eksperymentach i urządzeniach wykorzystujących kwantowe pomiary w czasie rzeczywistym.