Radovi i prezentacije

Članci u časopisima koje indeksira Current Contents:

  1. N. Agafonova et al. (OPERA Collaboration), “Final results on neutrino oscillation parameters from the OPERA experiment in the CNGS beam”, Phys. Rev. D 100 (2019) no.5, 051301; DOI: 10.1103/PhysRevD.100.051301
  2. M. Pavičić, Mordecai Waegell,  Norman D. Megill and P.K. Aravind, “Automated generation of Kochen-Specker sets,” Scientific Reports,  9,  6765 (2019); DOI: 10.1038/s41598-019-43009-9
  3. M. Pavičić and Norman D. Megill,  “Vector Generation of Quantum Contextual Sets in Even Dimensional Hilbert Spaces”, Entropy, 20(12), 928 (2018). DOI: 10.3390/e20120928
  4. T. A. Hamed et al. “Multiscale in modelling and validation for solar photovoltaics”, EPJ Photovolt. 9, 10 (2018). DOI: 10.1051/epjpv/2018008
  5. N. Agafonova et al. (OPERA Collaboration), “Final results of the search for nu(mu) -> nu(e) oscillations with the OPERA detector in the CNGS beam”, JHEP 06, 151 (2018). DOI: 10.1007/JHEP06(2018)151.
  6. N. Agafonova et al. (OPERA Collaboration), “Final Results of the OPERA Experiment on nu(tau( Appearance in the CNGS Neutrino Beam”, Phys. Rev. Lett. 120, 211801 (2018). DOI: 10.1103/PhysRevLett.120.211801
  7. S. K. Joshi, J. Pienaar, T. Ralph, L. Cacciapuoti, W. McCutcheon, J. Rarity, D. Giggenbach, J. G. Lim, V. Makarov, I. Fuentes, T. Scheidl, E. Beckert, M. Bourennane, D. E. Bruschi, A. Cabello, J. Capmany, A. Carrasco-Casado, E. Diamanti, M. Dusek, D. Elser, A. Gulinatti, R. Hadfield, T. Jennewein, R. Kaltenbaek, M. Krainak, H-K. Lo, C. Marquardt, G. Milburn, M. Peev, A. Poppe, V. Pruneri, R. Renner, C. Salomon, J. Skaar, N. Solomos, M. Stipčević, J. Torres, M. Toyoshima, P. Villoresi, I. Walmsley, G. Weihs, H. Weinfurter, A. Zeilinger, M. Zukowski, R. Ursin, “Space QUEST mission proposal: experimentally testing decoherence due to gravity”, New. J. Phys. 20, 108028.R1 (2018) DOI:  10.1088/1367-2630/aac58b
  8. A. W. Ziarkash, S. K. Joshi, M. Stipčević, and R. Ursin, ”Comparative study of afterpulsing behavior and models in single photon counting avalanche photo diode detectors”, Scientific Reports 8, 5076:1-8 (2018). DOI: 10.1038/s41598-018-23398-z
  9. M. Jelovica, P. Grbčić, M. Mušković, M. Sedić, S.K. Pavelić, M. Lončarić, N. Malatesti, “In Vitro Photodynamic Activity of N-Methylated and N-Oxidised Tripyridyl Porphyrins with Long Alkyl Chains and Their Inhibitory Activity in Sphingolipid Metabolism”, Chem. Med. Chem. 13, 360–372 (2018). DOI: 10.1002/cmdc.201700748
  10. N. Agafonova et al., OPERA Collaboration, “Study of charged hadron multiplicities in charged-current neutrino–lead interactions in the OPERA detector”, OPERA Collaboration (N. Agafonova et al.), Eur. Phys. J. C78 (2018) 62:1-8. DOI: 10.1140/epjc/s10052-017-5509-y
  11. M. Pavičić, “Can Two-Way Direct Communication Protocols Be Considered Secure?,” Nanoscale Research Letters, 12:552 (2017). DOI: 10.1186/s11671-017-2314-3
  12. M. Pavičić, O. Benson, A. W. Schell, and J. Wolters, “Mixed basis quantum key distribution with linear optics,” Opt. Express 25(20), 23545-23555 (2017). DOI: 10.1364/OE.25.023545
  13. M. Stipčević, B. G. Christensen, P. G. Kwiat, D. J. Gauthier, “An advanced active quenching circuit for ultra-fast quantum cryptography”, Opt. Express 25, 21861-21876 (2017) DOI: 10.1364/OE.25.021861
  14. M. Pavičić, “Arbitrarily exhaustive hypergraph generation of 4-, 6-, 8-, 16-, and 32-dimensional quantum contextual sets,” Phys. Rev. A 95, 062121-1-25 (2017). DOI:  10.1103/PhysRevA.95.062121
  15. V. Anastassopoulos, …, M. Karuza, … (CAST Collaboration), “New CAST limit on the axion–photon interaction”, Nature Physics 13, 584–590 (2017). DOI: 10.1038/nphys4109
  16. M. Stipčević, N. Demoli, H. Skenderović, M. Lončarić, A. Radman, J. Gladić, and D. Lovrić, “Effective procedure for determination of unknown vibration frequency and phase using time-averaged digital holography”, Opt. Express 25, 10241-10254 (2017). DOI: 10.1364/OE.25.010241
  17. N. Malatesti, A. Harej, S. K. Pavelić, M. Lončarić, H. Zorc, K. Wittine, U. Anđelković, Đ. Josić, “Synthesis, characterisation and in vitro investigation of photodynamic activity of 5-(4- octadecanamidophenyl)-10, 15, 20-tris(N- methylpyridinium-3-yl)porphyrin trichloride on HeLa cells using low light fluence rate”, Photodiagnosis Photodyn Ther., 15, 115-126 (2016). DOI: 10.1016/j.pdpdt.2016.07.003
  18. M. Pavičić, “Classical Logic and Quantum Logic with Multiple and Common Lattice Models,” Adv. Math. Phys. 2016, 6830685 (2016). DOI: 10.1155/2016/6830685
  19. M. Karuza, G. Cantatore, A. Gardikiotis, D.H.H. Hoffmann, Y.K. Semertzidis, K. Zioutas, “KWISP: An ultra-sensitive force sensor for the Dark Energy sector”, Phys. Dark Universe 12,100–104(2016). DOI: 10.1016/j.dark.2016.02.004
  20. M. Stipčević, “Quantum random flip-flop and its applications in random frequency synthesis and true random number generation”, Rev. Sci. Instrum. 87, 035113 (2016). DOI: 10.1063/1.4943668
  21. M. Pavičić, “Deterministic mediated superdense coding with linear optics”, Phys. Lett. A 380, 848–855 (2016). DOI:  10.1016/j.physleta.2015.12.037
  22. N. Demoli, H. Skenderović, M. Stipčević, “Time-averaged photon-counting digital holography”, Opt. Lett. 40, 4245-4248 (2015). DOI: 10.1364/OL.40.004245
  23. M. Stipčević, R. Ursin, “An On-Demand Optical Quantum Random Number Generator with In-Future Action and Ultra-Fast Response”, Scientific Reports 5, 10214:1-8 (2015). DOI: 10.1038/srep10214
  24. M. Stipčević, J. Bowers, “Spatio-temporal optical random number generator”, Opt. Express 23, 11619-11631 (2015). DOI: 10.1364/OE.23.011619
  25. G. Humer, M. Peev, C. Schaeff, S., M. Stipčević, R. Ursin, “A simple and robust method for estimating afterpulsing in single photon detectors”, J. Lightwave Technol. 33, 3098-3107 (2015). DOI: 10.1109/JLT.2015.2428053
  26. N. Demoli, H. Skenderović, and M. Stipčević, “Digital holography at light levels below noise using a photon-counting approach”, Opt. Lett. 39, 5010–5013 (2014). DOI: 10.1364/OL.39.005010
  27. M. Stipčević, D. Wang, and R. Ursin, “Characterization of a commercially available large area, high detection efficiency single-photon avalanche diode”, IEEE J. Lightwave Technol. 31, 3591-3596 (2013). DOI: 10.1109/JLT.2013.2286422
  28. M. Pavičić, “In Quantum Direct Communication an Undetectable Eavesdropper Can Always Tell Ψ from Φ Bell States in the Message Mode,” Phys. Rev. A 87 , 042326-1-7 (2013). DOI: 10.1103/PhysRevA.87.042326
  29. N. Megill and M. Pavičić, “Kochen-Specker Sets and Generalized Orthoarguesian Equations,” Ann. Henri Poincare 12, 1417-1429 (2011). DOI: 10.1007/s00023-011-0109-0
  30. M. Pavičić, N. Megill, P. K. Aravind, and M. Waegell, “New class of 4-dim Kochen-Specker sets,” J. Math. Phys. 52, 022104-1-9 (2011). DOI: 10.1063/1.3549586
  31. Stipčević M., Skenderović H., Gracin D., “Characterization of a novel avalanche photodiode for single photon detection in VIS-NIR range”, Opt. Express 18,17448-17459 (2010). DOI: 10.1364/OE.18.017448
  32. M. Pavičić, B. D. McKay, N. Megill, and K. Fresl, ” Graph Approach to Quantum Systems,” J. Math. Phys. 51, 102103-1-31 (2010). DOI: 10.1063/1.3491766
  33. M. Pavičić, N.D. Megill, and J.-P. Merlet, “New Kochen-Specker Sets in Four Dimensions,” Phys. Lett. A 374, 2122-2128 (2010). DOI: 10.1016/j.physleta.2010.03.019
  34. M. Stipčević, “Active quenching circuit for single-photon detection with Geiger mode avalanche photodiodes”, Appl. Opt. 48, 1705-1714 (2009). DOI: 10.1364/AO.48.001705
  35. M. Stipčević, B. Medved Rogina, “Quantum random number generator based on photonic emission in semiconductors”, Rev. Sci. Instrum. 78, 045104:1-7 (2007). DOI: 10.1063/1.2720728
  36. M. Stipčević, “Fast nondeterministic random bit generator based on weakly correlated physical events”, Rev. Sci. Instr. 75, 4442-4449(2004). DOI: 10.1063/1.1809295

Knjige i poglavlja u knjigama:

  1. M. Pavičić and Norman D. Megill,  “Vector Generation of Quantum Contextual Sets in Even Dimensional Hilbert Spaces,” in “Quantum Probability and Randomness,” Andrei Khrennikov and Karl Svozil (Eds.), pp. 6-17, MDPI Books, Basel (2019), http://www.mdpi.com/books/pdfview/book/1247
  2. M. Stipčević, and Ç. K. Koç, “True Random Number Generators”, in “Open Problems in Mathematics and Computational Science”, Koç, Çetin Kaya (Ed.), pp 275-315 Springer 2014, ISBN 978-3-319-10683-0, URL: http://www.springer.com/gp/book/9783319106823
  3. Pavičić, M., “Companion to Quantum Computation and Communication,” Wiley-VCH, Berlin (2013), https://www.wiley.com/en-gb/Companion+to+Quantum+Computation+and+Communication-p-9783527408481
  4. Pavičić, M., “Quantum Computation and Quantum Communication: Theory and Experiments,” Springer, New York (2005),  https://www.springer.com/gp/book/9780387244129 
  5. Pavičić, M., and Megill, N. D., “Quantum Logic and Quantum Computation,” in Kurt Engesser, Dov Gabbay, and Daniel Lehmann (eds.), “Handbook of Quantum Logic and Quantum Structures: Quantum Structures,” pp. 755-792, Elsevier, Amsterdam (2007). arXiv:abs/0812.3072
  6. Pavičić, M., and Megill, “Is Quantum Logic a Logic?” in Kurt Engesser, Dov Gabbay, and Daniel Lehmann (eds.), “Handbook of Quantum Logic and Quantum Structures: Quantum Logic,” pp. 23-47 Elsevier, Amsterdam (2008). arXiv:abs/0812.2698

Predavanja na međunarodnim konferencijama:

  1. B. Kliček, “ESSnuSB Project”, The 27th International Workshop on Weak Interactions and Neutrinos (WIN2019), Neutrino parallel session, 3-8 June 2019, Bari, Italija, download
  2. M. Pavičić and Norman D. Megill,  “Vector Generation of Contextual Sets,” EPJ Web of Conferences 198, 00009 (2019). DOI:  10.1051/epjconf/201919800009  D. Mogilevtsev (Ed.) Quantum Technology International Conference 2018 (QTech 2018), Paris, France, September 5-7, 2018,; Recorded presentatation on Youtube
  3. Pavičić, M., “Can Two-Way Direct Communication Protocols Be Considered Secure? (Invited Talk), EMN Meeting on Quantum, June 18-22 2017, Vienna, Austria; Program & Abstracts;   Abstract of the paper (A25): pp. 48-99; PPT Presentation; Recorded talk on Youtube.
  4. Megill, N.D. and Pavičić, M., “New Classes of Kochen-Specker Contextual Sets” (Invited Talk), MIPRO 2017,  The 40th International Convention on Information and Communication Technology, Electronics, and Microelectronics (IEEE Xplore Digital Library), May 22-26, 2017, Opatija, Croatia, Proceedings of The 40th International Convention on Information and Communication Technology, Electronics, and Microelectronics, May 22-26, 2017, Publisher: Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), POD Publ: Curran Associates, Inc., Red Hook, NY 12571 USA (2017); PPT presentation – Presented by M. Pavičić; Recorded talk on Youtube.
  5. Pavičić, M., “Massive Generation of Contextual Quantum Sets” (Invited Talk), EMN Meeting on Quantum Communication and Quantum Imaging-2016, August 23-26, 2016, Berlin, Germany; pp. 28-29. Web stranica;  Recorded talk on Youtube; Programme and abstracts.
  6. M. Karuza, “KWISP : the radiation pressure sensor”, Identification of Dark Matter 2016, IDM2016,  London 18-22 July 2016.
  7. Demoli, N., Skenderović, H., Stipčević, M. and Pavičić, M. “Photon Counting Digital Holography” (Invited Talk), Proc. SPIE 9890, Optical Micro- and Nanometrology VI, 989003-1-6, May 3, 2016
  8. N. Demoli, “Time-averaged holography using Photon-counting approach” (Invited Talk), Imaging and Applied Optics Congress, 25-28 July 2016, Heidelberg, Germany. DOI: 10.1364/DH.2016.DT2E.1
  9. M. Stipčević, B. G. Christensen, P. G. Kwiat, and D. J. Gauthier, “Advanced active quenching circuits for single-photon avalanche photodiodes” (Invited Talk), SPIE  Defense and Commercial Sensing 2016, Baltimore, Maryland, USA, April 17-21, 2016. DOI: 10.1117/12.2227999
  10. D. J. Gauthier, C. F. Wildfeuer, H. Guilbert, M. Stipčević, B. Christensen, D. Kumor, P. G. Kwiat, T. Brougham, S. M. Barnet, “Quantum Key Distribution Using Hyperentangled Time-Bin States”, Invited lecture, Proc. CQO X and QIM 2 2013, 17-20 June 2013, Rochester, NY, USA. DOI: 10.1364/QIM.2013.W2A.2

Posteri na međunarodnim konferencijama:

  1. B. Kliček, M. Tenti. “Search for muon neutrino disappearance at the OPERA experiment in the CNGS beam”, Poster presented at: The 21st International Workshop on Neutrinos From Accelerators, 26-31 August  2019, Daegu, Republic of Korea, download
  2. B. Kliček, S. Dusini. “Search for muon neutrino disappearance at the OPERA experiment in the CNGS beam”, Poster presented at: XXVII International Conference on Neurtino Physics and Astrophysics (NEUTRINO 2016), 4-9 July 2016, London, United Kingdom, download

Nastava i vođenje znanstvenog rada:

  1. N. Demoli, “Optics and holography”, Faculty of natural sciences, University of Zagreb, Croatia.
  2. M. Karuza, “Advanced electrodynamics”, “Structure of matter (lab.)”, and “Experimental methods in physics “, University of Rijeka, Croatia.
  3. M. Lončarić, “Laboratorijske vježbe iz geometrijske optike” and  “Laboratorijske vježbe iz fizikalne optike”, University of Applied Sciences Velika Gorica, Velika Gorica, Croatia

Pozvani seminari na prestižnim međunarodnim institucijama:

  1. M. Stipčević, “Photon detectors, quantum randomness, random flip-flops and their use in ICT security and hyper computation”, May 4, 2016, Special seminar of SEAS hosted by prof. M. Loncar at Harvard SEAS, Lexington, MA, USA. (flyer)
  2. M. Stipčević, “Photon detectors, quantum randomness and their applications in ICT security”, February 19, 2016, Invited seminar hosted by dr. S. Verghese at MIT Lincoln Labs, Lexington, MA, USA.
  3. M. Pavičić,”Two-Way Deterministic Communication Is Like Sending Plain Text under Quantum Protection”, Special Colloquium held at the Department of Physics-Nanooptics, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Humboldt University of Berlin, Germany, on 07.10.2016; Recorded talk on Youtube
  4. M. Stipčević, “Quantum random flip-flop: a novel device for digital and analog signal processing”, March 10, 2015. Invited seminar hosted by Prof. J. E. Bowers, Electrical and computer engineering, University of California Santa Barbara, Santa Barbara, USA (web page)
  5. M. Pavičić, “High-Efficiency Source of Heralded Down-Converted Separated Photons in Arbitrary Bell States”, Colloquium held at Humboldt University of Berlin, Institut for Physics, Germany, on 15.07.2015 (flyer)

Znanstveno-popularna predavanja:

  1. B. Kliček, “ESSnuSB projekt”, Jesenska škola fizike 2019, 12.09.2019., IRB, Zagreb, Hrvatska, download
  2. M. Stipčević, “Kvantna kriptografija”, Jesenska škola fizike 2019, 12.09.2019., IRB, Zagreb, Hrvatska, download
  3. M. Stipčević, “Svjetlost i mi”, predavanje održano u Osnovnoj školi V. Kaleba, Tisno, hrvatska. download
  4. M. Lončarić, “Neka bude svjetlost”, Seminar u okviru sastanka Nastavne sekcije Hrvatskog fizikalnog društva održanog 2. lipnja 2016 u Zagrebu.
  5. M. Stipčević, “Svjetlost i fenomen kvantnog sprezanja”, predavanje u povodu Međunarodne godine svjetla u Hrvatskoj akademiji znanosti i umjetnosti 30.09.2015. download
  6. M. Pavičić, “Fotoni i kvantna kriptografija“, predavanje u povodu Međunarodne godine svjetla u Hrvatskoj akademiji znanosti i umjetnosti 30.09.2015.

Nagrade i priznanja:

  1. 2018. M. Stipčević – Nagradu Instituta Ruđer Bošković za najbolje radove u 2017. godini, za rad “An advanced active quenching circuit for ultra-fast quantum cryptography”, Opt. Express 25, 21861-21876 (2017).
  2. 2017. M. Stipčević – Član uredništva Editorial Board of Nature’s Scientific Reports
  3. 2016. M. Stipčević – Posebno priznanje za izniman doprinos u jačanju znanstvene izvrsnosti i ugleda Instiuta Ruđer Bošković
  4. 2015. M. Stipčević – “Outstanding reviewer for AIP Review of Scientific Instruments”, Rev. Sci. Instrum. 86, 089801 (2015). DOI: 10.1063/1.4927606
  5. 2015. M. Stipčević – Nagrada ravnatelja IRB za 2015 godinu u kategoriji poticanja kompetitivnih projekata prijavljenih na Obzor 2020 za projekt “iSEQURE”.

Pojavljivanje u medijima:

  1. Radio emisija “Oko znanosti” prvog programa Hrvatskog radija pod naslovom “Kvantna kriptografija” emitirana 01.04.2019.  https://radio.hrt.hr/ep/kvantna-kriptografija/280450/
  2. http://spectrum.ieee.org/nanoclast/computing/hardware/a-true-random-number-generator-built-from-carbon-nanotubes-promises-better-security-for-flexible-electronics
  3. http://www.irb.hr/eng/Highlights/On-Demand-Optical-Quantum-Random-Number-Generator-with-Ultra-Fast-Response
  4. http://www.irb.hr/Izdvojene-novosti/Fizicki-generator-slucajnih-brojeva-s-najbrzim-refleksima
  5. http://www.tportal.hr/gadgeterija/tehnologija/387238/Hrvat-osmislio-superbrzi-kvantni-generator-slucajnih-brojeva.html
  6. http://www.vidi.hr/Sci-Tech/Znanost/Novi-hrvatski-kvantni-generator-slucajnih-brojeva
  7. http://cudaprirode.com/portal/bpzn/11389-hrvati-razvili-kvantni-generator-sluajnih-brojeva
  8. http://www.narodni-list.hr/posts/117585006
  9. http://narod.hr/hrvatska/hrvatski-znanstvenik-u-timu-koji-je-razvio-fizicki-generator-slucajnih-brojeva-s-najbrzim-refleksima
  10. http://www.presscut.hr/Web%20Sharing%20ZON/02-2018/02-02-2018/Ve%C4%8Dernji%20list%20-%20Hrvatska/Presscut_17842332.pdf
  11. http://www.presscut.hr/Web%20Sharing%20ZON/02-2018/02-02-2018/Jutarnji%20list/Presscut_17842583.pdf
  12. http://www.presscut.hr/Web%20Sharing%20ZON/02-2018/02-02-2018/Poslovni%20dnevnik/Presscut_17842516.pdf
  13. https://www.hina.hr/vijest/9715949
  14. https://www.vecernji.hr/techsci/predstavljen-projekt-centra-izvrsnosti-za-napredne-materijale-i-senzore-vrijedan-38-milijuna-kn-1223602
  15. https://zimo.dnevnik.hr/clanak/predstavljen-projekt-zpotpora-vrhunskim-istrazivanjima-centra-izvrsnosti-za-napredne-materijale-i-senzore-vrijedan-38-milijuna-kuna—505301.html
  16. http://www.poslovnipuls.com/2018/02/01/predstavljen-projekt-potpora-vrhunskim-istrazivanjima-centra-izvrsnosti-za-napredne-materijale-i-senzore-vrijedan-38-milijuna-kuna/
  17. http://www.vidi.hr/Sci-Tech/Znanost/38-milijuna-kuna-hrvatskom-znanstvenom-centru-CEMS
  18. http://www.cropc.net/it-vijesti/dogadaji/8033-predstavljen-projekt-potpora-vrhunskim-istrazivanjima-centra-izvrsnosti-za-napredne-materijale-i-senzore-vrijedan-38-milijuna-kuna
  19. https://www.obavjestajac.hr/1229179/predstavljen-projekt-centra-izvrsnosti-za-napredne-materijale-i-senzore-vrijedan-38-milijuna-kn
  20. http://www.presscut.hr/webpartners/multilang/VIDEOTekst.asp?ID=3112535&Tip=Tekst&Partner_id=1491
  21. http://www.presscut.hr/webpartners/multilang/VIDEOTekst.asp?ID=3130924&Tip=Tekst&Partner_id=1491
  22. http://www.presscut.hr/webpartners/multilang/AudioTekst.asp?ID=3119328&Tip=Tekst&Partner_id=1491

Teme istraživanja

  1. Generiranje kvantno spregnutih parova fotona

G2D_scheme_LRNa Institutu Ruđer Bošković izgradili smo eksperimentalni postav za tzv. parametarsku konverziju frekvencije koristeći diodini laser na 405 nm kojeg smo sami izradili. Fotografija prikazuje ortogonalni presjek dvaju svjetlosnih konusa koji izlaze iz nelinearnog optičkog kristala beta-barijumborata (BBO). Kvantno spregnuti fotoni izlaze u paru (tzv. Einstein-Podolsky-Rosen, EPR) iz dvaju presjeka. Ovaj uređaj daje oko 40.000 EPR parova u sekundi uz određen stupanj nesavršenosti u kvaliteti sprezanja.

Međutim, za većinu planiranih istraživanja, nužan nam je znatno jači i savršeniji izvor energijski degeneriranih (jednakih) EPR parova, napose za istraživanja u: kvantnoj holografiji, kvantno-koreliranoj mikroskopiji, optičkim rezonatorima, hipersprezanju, super brzoj kvantnoj kriptografiji, generiranju slučajnih brojeva, realizaciji Kochen-Speckerovih skupova, potrazi za skrivenim vektorskim bozonima, itd. Preferirano rješenje je izgraditi izvor u VIS-NIR području valne duljine gdje je naša inovativna tehnologija detekcije postiže najbolje performanse, koristeći dobro poznatu tehniku s polarizacijski alternirajućim nelinearnim optičkim kristalima kao što je PPLN.

  1. Istraživanje poboljšanja tehnika detecije fotona

U našoj skupini imamo svjetski prepoznatu stručnost u izgradnji detektora fotona koji kao senzor koriste lavinske fotodiode u Geigerovom režimu rada. Aktivni smo u razvoju inovativnih detektora (brojača) fotona kao i u istraživanju novih metoda za karakterizaciju istih. Istraživanja kojima se bavimo u CEMS-Fotonici orijentirana su ka istraživanju i korištenju kvantnih svojstava pojedinačnih fotona, dakle, gotovo svi naši eksperimenti ovise o detekciji ili brojanju fotona. U tu svrhu gotovo isključivo koristimo detektore fotona razvijene u našem laboratoriju, koje smo prilagođavamo pojedinoj namjeni.

  1. Holografija

Trenutno se za istraživanja u holografiji uglavnom koriste snažni laserski izvori svjetlosti i CCD kamere za snimanje digitalnih holograma. Mi planiramo proširiti holografske tehnike u dva nova smjera: holografiju s brojanjem pojedinačnih fotona i kvantnu holografiju. Za to će su nam potrebni snažan izvor EPR parova i novi tip poziciono razlučive kamere s pikselima osjetljivim na pojedinačne fotone, a oboje su također predmeti našeg istraživanja.

Dok holografiju koristimo za snimanje i rekonstrukciju kompleksnih trodimenzionalnih valnih fronti, interferometrija omogućuje analizu statičkih i dinamičkih promjena u tim valnim frontama. Obje tehnike, i holografija i interferometrija, prošle su kroz nekoliko razvojnih putova. Jedan put ide od klasičnog do digitalnog pristupa (zamjena foto-emulzija CCD senzorima) što je otvorilo nove mogućnosti kao što je izrada digitalnog holografskog interferometrijskog video filma u boji ili monitoring vibracijskih modalnih struktura u stvarnom vremenu. Drugi razvojni put ide od visokih do fundamentalno najnižih intenziteta rasvjete. U svim spomenutim segmentima članovi naše grupe dali su značajan doprinos. Ovaj drugi put vodi do ultra-niske razine svjetla odnosno do holografije s pojedinačnim fotonima i, za sada hipotetske, kvantne holografije. Uvjeti ultra-niske razine rasvjete nameću izuzetno zahtjevne laboratorijske uvjete i tehnike kao što su: posebni svjetlosni izvori, matrični poziciono razlučivi detektori osjetljivi na pojedinačne fotone itd,  te posebno klimatizirani laboratorijski prostor u potpunosti lišen vibracijskih, elektromagnetskih i ostalih smetnji. Zauzvrat, novi istraživački smjerovi mogli bi osigurati originalna teorijska dostignuća, primjene i izume.

  1. Potraga za bozonima iz skrivenog sektora optičkim tehnikama

Skriveni sektori su skupina fundamentalnih polja koja djeluju između sebe ali imaju vrlo slabo međudjelovanje sa vidljivim svijetom,. Skriveni sektori su uobičajeni sastojci teorija koje proširuju Standardni model, nudeći istovremeno objašnjenje njegovih parametara i hijerarhija. Polja u Standardnom modelu dozvoljavaju kinetičko miješanje između Standardnog modela i skrivenih U(1) polja gdje je bozon (za sada hipotetički) koji pripada dodanoj U(1) grupi nazvan parafotonom. Postoji čitavo bogatstvo teorijskih modela koji pružaju dovoljno slobode da bi opravdali postojanje parafotona sa bilo kojim parametrima koji su dozvoljeni eksperimentalnim opažanjima. Kinetičko miješanje osigurava mehanizam za oscilaciju fotona u laki bozon i nazad koja može biti iskorišten u eksperimentima zasnovanim na njegovom slabom međudjelovanju sa vidljivim svijetom. Taj tip eksperimenta se općenito naziva “prolazak svjetlosti kroz zid”. Ako se foton na jednoj strani zida pretvori u parafoton, on neometano može proći kroz neprozirni zid. Na drugoj strani zida, pod uvjetom da iz stanja parafotona prijeđe u stanje fotona, u odgovarajućem detektoru niskog šuma biti će detektiran foton. Vjerojatnost opažanja signala može biti povećana za nekoliko redova veličina uz korištenje optičkih rezonantnih šupljina sa obe strane zida, što je put istraživanja kojim smo mi krenuli.

  1. Kvantna kriptografija i kvantna komunikacija

Kvantna kriptografija omogućuje potpuno siguran prijenos informacije između dvije točke putem tehnike narastanja prethodno postojećeg “malog” zajedničkog ključa. Do sada je dokazano da je sigurnost kvantnih protokola garantirana zakonima kvantne fizike pa čak i ukoliko oni vrijede samo približno, tj. ukoliko naše poznavanje kvantne fizike nije potpuno. Praktični uređaji za kvantnu kriptografiju već su komercijalizirani (IqQuantitue, Švicarska i MagiQ, USA), ali su za sada daleko od praktičnosti i cijenovne pristupačnosti koja bi omogućila širu upotrebu. Da bi se dobili praktični uređaji potreban je znatan napredak i na fundamentalnoj i na tehnološkoj razini.

Aktivno sudjelujemo u međunarodnom projektu SPACEQuest Europske Svemirske Agencije (ESA) čija je misija ostvarenje  kvantne komunikacije na relaciji Zemlja – Svemir (odnosno Međunarodna svemirska postaja ISS) sa svrhom propitivanja utjecaja gravitacije na kvatno sprezanje i mogućnosti ostvarenja kvantne kriotografije između bilo koje dvije točkena Zemlji (vidi ovdje).

  1. Kvantna slučajnost i kvantna kontekstualnost

Slučajnost ili nasumičnost je neprocjenjiv resurs u mnogim područjima znanstvenih istraživanja i praktičnih primjena, naročito u području kriptografije oja je ključ kompjuterske odnosno ICT iliti cyber sigurnosti. Naime, klasična računala generiraju pseudo-slučajne brojeve koji mogu biti korisni u nekim primjenama, no oni su ipak  fundamentalno deterministički i stoga, barem u načelu, predvidljivi što je pogubno za sigurnost kriptografije. Dokazali smo da je kvantna kriptografija nemoguća bez lokalnih privatnih generatora slučajnih brojeva ili nečeg ekvivalentnog tome. Ima više otvorenih pitanja koja se odnose slučajnost. Kao prvo, nemamo definiciju slušajnosti. Zatim tu je pitanje što je izvor slučajnosti u kvantnoj fizici, je li fundamentalan ili izvedeni fenomen, da li je slučajnst potpuna (prava) ili približna, odnosno postoje li skrivene varijable?

Generatori slučajnih brojeva su jedna od vrućih tema istraživanja u posljednjem desetljeću. Međutim oštar nesrazmjer između broja publikacija (83 patenata godišnje u zadnjem desetljeću, 1418 ukupno, bezbroj znanstvenih članaka) i broja od samo pet ostvarenih praktičnih kvantnih generatora slučajnih brojeva koji se ikada pojavili na jasno pokazuje koncepcijsku i tehničku nezrelost ove grane. Prema našem mišljenju, glavni problemi su nedostatak dokaza slučajnost i neponovljivosti rezultata. Naše istraživanje usmjereno je prema uklanjanju ili premošćavanju tih problema.

Kvantna nasumičnost je također implicitno sadržana u kvantnoj kontekstualnosti. Kvantna kontekstualnost je svojstvo kvantnog sistema da svako njegovo mjerenje ima vrijednost neovisnu od drugih kompatibilnih mjerenja izvedenih na sistemu. Stoga rezultati mjerenja kvantnih sistema ne mogu općenito imati predodređene vrijednosti, a skupovi koji posjeduju maksimalnu neodređenost nazivaju se Kochen-Specker-ovim (KS) skupovima. U tom području već imamo značajnih teorijskih rezultata te ćemo nastaviti teorijska i eksperimentalna istraživanja u tom području.

Istraživanje slučajnosti i principa generiranja slučajnih brojeva vrlo lako može rezultirati novim EU projektima, patentabilnim izumima, suradnjom s malim i srednjim poduzećima (SME) te rješenjima za obrambeni sektor odnosno domovinsku sigurnost.

  1. Skalabilno kvantno računanje i kvantni obnavljači (repeateri)

Kvantno računanje je hipotetska računalna paradigma na čijem se praktičnom ostvarenju intenzivno radi u posljednje vrijeme. Mi razvijamo algebarski formalizam koji bi mogao omogućiti univerzalno kvantno računanje pomoću direktnog prevođenja standardnog formalizma Hilbertovog prostora u algebarske kvantne protokole s ugrađenim eksponencijalnim ubrzanjem računanja za određene specijalne klase matematičkih problema.

Usko povezana s time je i mogućnost ostvarenja kvantnog obnavljanja (quantum repeater) koje bi omogućilo bitno povećanje dometa kvantne kriptografije.

 

Članovi

Institut Ruđer Bošković, Bijenička 54, HR-10000 Zagreb, Hrvatska (IRB):

mario.stipcevic Dr. sc. Mario Stipčević, znanstveni savjetnik na IRB-u, voditelj istraživačke jedinice CEMS-Fotonika. Ekspertiza i teme istraživanja: novih principi i uređaji za generiranje kvantno spregnutih parova fotona, kvantna kriptografija i kvantna komunikacija, biomimetičko računanje, kvantna slučajnost, holografija u uvjetima niske razine svjetla, kvantna kontekstualnost, diodni laseri i detektori fotona.
Dr. sc. Martin Lončarić, znanstveni suradnik na IRB-u. Znanstveno-istraživačke aktivnosti su mu u polju fotonike (plazmonika, optička i strukturna svojstva nanočestica plemenitih metala, metal-dielektrik kompozita i optičkih tankoslojnih sustava te primijenjena kvantna optika). Sudjelovao je u nizu projekata razvoja i proizvodnje optičkih i optoelektroničkih uređaja i instrumentacije s primjenama u znanosti, medicini te za potrebe obrane i nacionalne sigurnosti. Ima veliko iskustvo u pružanju ekspertiza, mjerenja i ispitivanja iz područja optike i fotonike subjektima iz gospodarstva.

Institut za Fiziku, Bijenička 46, HR-10000 Zagreb, Hrvatska (IF):

Dr. sc. Nazif Demoli, znanstveni savjetnik na IF-u. Voditelj Laboratorija za koherentnu optiku na IF-u i voditelj HRzz projekta “Holografija i interferometrija u uvjetima niske razine svjetla”. Njegov rani rad bio je u području optičkog prepoznavanja uzoraka s posebnim interesom za projektiranje i optimizaciju složenih korelacijskih filtara, kao i njihova izvedba pomoću prostornih modulatora svjetla. Njegovi istraživački interesi uključuju: holografiju (klasičnu, digitalnu i kvantnu) i interferometriju (lasersku i holografsku).
Dr. sc. Hrvoje Skenderović, viši znanstveni suradnik na IF-u. Njegove istraživačke aktivnosti uklučuju: femtosekundnu lasersku spektroskopiju, direktno lasersko pisanje ultrakratkim pulsevima, koherentna kontrola pomoću femtosekunf+dnih pulseva, fotoluminescencija tankih slojeva i dihitalna holografija. Posjeduje certifikat Certified Labview Associate Devoloper (CLAD).

Sveučilište u Rijeci, Trg braće Mažuranića 10, HR-51000 Rijeka, Hrvatska

Prof. dr. sc. Marin Karuza je izvanredni profesor na Sveučilištu u Rijeci i voditelj Laboratorija za nelinearnu i kvantnu optiku. Njegovi glavni istraživački intersi su astro fizika i kvantna optika. Područja ekspertize su: optika napose Fabry-Perot optički rezonatori, interferometrija, rezonatori, kontrolne petlje i LabVIEW.

Humboldt University, Unter den Linden 6, 10099 Berlin, Njemačka:

Dr. Sc. Mladen Pavičić, Znanstveni savjetnik. Ekspertiza: kvantna informatika, kvantno računarstvo, kvantna kriptografija, kvantni kontekstualni modeli, generiranje Kochen-Specker-ovih skupova, generiranje i manipuliranje spregnutih fotona.

Fotonika i kvantna optika

Misija Istraživačke jedinice za fotoniku i kvantnu optiku Centra izvrsnosti za napredne materijale i senzore (CEMS-Fotonika) je izvođenje temeljnih istraživanjima u području fotonike i kvantnih efekata u neliearnoj optici te promocija fotonike i optike u Republici Hrvatskoj.

Glavni istraživački interesi naše grupe su: kvantna komunikacija, kvantno sprezanje, kvantna kriptografija, biomimetičko kvantno-potpomognuto računanje, holografija u uvjetima niske razine svjetla, foton-bozon interakcija, kvantno računanje, kvantna slučajnost te razvoj tehnologije novih detektora i izvora svjetlosti.

Originalnost našeg pristupa je u korištenju kvantnih efekata, poput emisije i detekcije pojedinačnih fotona ili kvantnog sprezanja, kao ključnih alata u traganju za odgovorima na neka od važnih otvorenih pitanja u području fotonike i kvantne fizike. U fokuse našeg istraživanja spadaju: sigurnost i domet kvantne kriptografije, biomimetičko računalo, holografija objekata koji ne reflektiraju svjetlo, potraga za skrivenim bozonskim česticama izvan Standardnog Modela čestica, generiranje slučajnih brojeva i kvantno računanje. Pri izvođenju pokusa koristimo razne fotoničke tehnike: inovativne detektore fotona koje sami razvijamo, pulsne izvore laserskog svjetla, jednostruke i dvostruke Fabry-Perot rezonatore, stabilizirane kontinuirane jednomodne lasere, femtosekundnu spektroskopiju, laersko pisanje te nelinearne efekte u homogenim ili periodičnim nelinearnim kristalima.

Ambiciozni istraživački program CEMS-Fotonike obuhvaća teme koje su na samoj znanstvenoj fronti znanstvenih istraživanja i imaju izvanredan potencijal za nova znanstvena otkrića i generiranje novih tehnologija, inovativnih metoda i uređaja s praktičnim primjenama.