IF PAN
Nagroda Wydziału III PAN im. Stefana Pieńkowskiego dla dr Łukasza Cywińskiego       Dr Łukasz Cywiński otrzymał nagrodę naukową Wydzialu III PAN im. Stefana Pieńkowskiego. Nagroda została przyznana za cykl prac dotyczących teorii dekoherencji kubitów realizowanych w układach opartych na ciele stałym. Osiągnięcie pełnej koherentnej kontroli nad kwantowymi układami dwupoziomowymi (kubitami) jest koniecznym pierwszym krokiem na drodze do zbudowania komputera kwantowego. Oddziaływanie kubitów z ich otoczeniem prowadzi do dekoherencji, czyli utraty prawdziwie kwantowych własności ich stanu. Kubity realizowane w mikrostrukturach metali i półprzewodników (np. spiny pojedynczych elektronów zlokalizowanych w półprzewodnikowych kropkach kwantowych, czy nadprzewodzące obwody zawierające złącza Josephsona) są intensywnie badane zarówno ze względu na potencjalną skalowalność układów wielo-kubitowych, jak i na możliwość zastosowania ich do wyczuwania lokalnych pól magnetycznych i elektrycznych w nanoskali. Są one jednak narażone na silne oddziaływanie z nietrywialnym otoczeniem: drganiami sieci krystalicznej, fluktuacjami pól elektrycznych pochodzących od ruchomych ładunków, oraz fluktuacjami pola magnetycznego pochodzącego od zlokalizowanych spinów (jąder atomów, z których zbudowany jest materiał, lub elektronów związanych na domieszkach). Oprócz silnego sprzężenia kubit-otoczenie, długi czas autokorelacji samoistnej dynamiki otoczenia, oraz możliwe efekty sprzężenia zwrotnego pomiędzy kubitem a otoczeniem, stanowią dodatkowe wyzwania w tym przypadku. Cykl prac dr Cywińskiego poświęcony jest teorii dekoherencji spinów elektronów oddziałujących z kąpielą spinową w półprzewodnikach, oraz badaniu możliwości wykorzystania pomiarów koherencji kubitu do scharakteryzowania dynamiki jego otoczenia (tzn. do dokonania spektroskopii lokalnego szumu w nanostrukturze). W pracach na temat dekoherencji spinu przewidziano, między innymi, obecność charakterystycznych oscylacji sygnału echa spinowego w przypadku oddziaływania elektronu z kilkoma różnymi izotopami jądrowymi w kropce kwantowej, oraz zależność czasu koherencji od koncentracji zarówno zlokalizowanych elektronów jak i spinów jądrowych w przypadku kubitu opartego na elektronie związanym na donorze fosforowym w krzemie. Oba te przewidywania zostały potwierdzone przez późniejsze prace doświadczalne. Przedstawiono również teorię zastosowania wieloimpulsowych sekwencji typu echa spinowego (tzw. sekwencji dynamicznie odsprzęgających kubit od otoczenia) do rekonstrukcji widma szumu, który zaburza rozszczepienie energetyczne kubitu. Teoria ta zainspirowała kilka prac doświadczalnych, w tym pracę na temat szumu w podwójnych kropkach kwantowych, w której analiza wyników doświadczenia dokonana przez dr Cywińskiego pozwoliła na rekonstrukcję nietrywialnego widma szumu (o niezrozumianym ciągle pochodzeniu), który powoduje utratę fazy przez kubit.