Zespół Badawczy Fotoniki i Inżynierii Kwantowej

Zespół Badawczy Fotoniki i Inżynierii Kwantowej powstał na przełomie lat 2004/15. Nasze zainteresowania naukowe koncentrują się na  następujących zagadnieniach:

1. PROPAGACJA ŚWIATŁA W OŚRODKACH ATOMOWYCH
   
   Prowadzimy  badania  oddziaływania światła z rozrzedzonymi ośrodkami atomowymi szczególnie interesując się kontrolowaną propagacją, spowalnianiem i zatrzymywaniem jednej lub wielu impulsów laserowych w układach atomowych o różnej konfiguracji poziomów. Nasze prace naukowe, choć dotyczą zagadnień podstawowych opartych na subtelnych kwantowych efektach interferencyjnych, leżą u podstaw rozwoju nanotechnologii, są ważne w procesie przetwarzania informacji, sterowalnych procesorów pamięci oraz przyczyniają się do rozwoju badań prowadzących do konstrukcji komputerów kwantowych, których moc obliczeniowa i szybkość jest nieporównywalna z klasycznymi komputerami.
    
2. EKSCYTONY RYDBERGOWSKIE
   
   Zajmujemy się badaniami struktury  ekscytonów rydbergowskich i ich oddziaływania z światłem. Te ekscytony, odkryte w 2014 roku w krysztale Cu_2O, charakteryzują się energią wiązania 20 razy większą niż w innych typowych półprzewodnikach, a ich rozmiary osiągają mikrometry. Ze względu na ogromne rozmiary, które można porównać z grubością pajęczyny, ekscytony rydbergowskie są kwantowymi obiektami istniejącymi w mkroskali. Nasza grupa bada zarówno spektroskopowe, jak i dynamiczne własności tych ekscytonów.  Wraz z rozwojem technik syntetyzowania Cu_2O staje się możliwe wytwarzanie struktur niskowymiarowych (kropek, drutów i studni kwantowych), w których mogą istnieć stany wysoko wzbudzone. Ich oddziaływanie ze światłem stanowi przedniot naszych najbardziej aktualnych zainteresowań badawczych motywowanych ewentualną możliwością wykorzystania ekscytonów rydbegowskich w konstrukcji nanoskalowych przełączników i ewentualnego ich wykorzystania w sterowalnych bramkach kwantowych.
   Dzięki temu, że zespół zajął się badaniem ekscytonów rydbergowskich zaraz po ich odkryciu w 2014 roku, w ciągu ostatniego okresu stał się jedną z trzech najważniejszych grup na świecie zajmujących się tymi strukturami.
    
3. METAMATERIAŁY, NANOANTENY i PLAZMONY
   
   Badamy procesy towarzyszące rozchodzeniu się promieniowania elektromagnetycznego i fal akustycznych w ośrodkach NIM (ang. Negative Index Metamaterials).  Są to metamateriały, czyli sztucznie wytworzone struktury, o ujemnym lub bliskim zera współczynniku załamania. Materiały te, wytworzone w laboratoriach fizycznych na początku lat 2000-cznych, stają się teraz niezwykle popularne ze względu na swoje przedziwne własności fizyczne, odbijają one i światło i dźwięk w przeciwnym kierunku niż konwencjonalne substancje. NIM umożliwiają konstrukcję nowych urządzeń optycznych takich jak supersoczewki, które przekraczają ograniczenia zwykłych materiałów optycznych. Nasze zainteresowania naukowe w tym zakresie dotyczą właśnie zjawisk  akustycznych i optycznych.
   Zajmujemy się również wykorzystaniem zjawiska elektromagnetycznie wymuszonej przezroczystości do sterowania nanoantenami i płynnym kontrolowaniem ich charakterystyk. Sterowanie takimi obiektami pozwala na ich efektywne wykorzystanie do wzrostu wydajności ogniwach solarnych oraz na poprawienie efektywności w np. terapii onkologicznej poprzez niezwykle precyzyjne zewnętrzne sterowanie strumieniem energii promieniowania.
    

Współpraca zagraniczna:

Scuola Normale Superiore, Pisa, Italy

Dept. of Physics and Astronomy, University of St Andrews, UK

École Normale Supérieure,  Phisics Department (LPENS), Paris, France

Realizowane projekty badawcze:

Projekt NCN OPUS UMO-2017/25/B/ST3/00817

Spójne oddziaływanie ekscytonów rydbergowskich z promieniowaniem elektromagnetycznym. Towards Coherent Interaction of Rydberg Excitons with Light CIREL

Kierownik: prof. dr hab. Sylwia Zielińska-Raczyńska