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.
pokój: 02.54
email: jan.kolodynski@cent.uw.edu.pl
website: www3.cent.uw.edu.pl/~jankolo/
Research experience:
2018-: Junior Group Leader, Centre for Quantum Optical Technologies (QOT), Warsaw, Poland.
2014-2018: Postdoctoral Researcher, Institute of Photonic Sciences (ICFO), Barcelona, Spain.
2010-2014: Research Assistant, Faculty of Physics, University of Warsaw, Poland.
Education:
2010-2014: PhD in Physics (thesis), Faculty of Physics, University of Warsaw, Poland.
2008-2009: MA Theor. Physics (CASM – Part III Maths), DAMTP, Cambridge, UK.
2007-2008: Part II General in Computer Science, Comp. Labs, Cambridge, UK.
2004-2007: BA in Natural Sciences (Physics), St John’s College, University of Cambridge, UK.
Selected prizes and scholarships:
2018-2020: HOMING programme laureate, Foundation for Polish Science, Poland.
2015-2017: Maria Skłodowska-Curie European Fellowship, ICFO, Spain.
2014-2015: START Scholarship, Foundation for Polish Science, Poland.
2004-2008: Cambridge European Trust Scholarship, Cambridge, UK.
Selected publications:
- Jimenez-Martinez, J. Kolodynski, C. Troullinou, V. Lucivero, J. Kong, M. W. Mitchell, “Signal tracking beyond the time resolution of an atomic sensor by Kalman filtering”, Physical Review Letters 120, 040503 (2018).
- Kolodynski, J. B. Brask, M. Perarnau-Llobet, B. Bylicka, “Adding dynamical generators in quantum master equations”, Phys. Rev. A 97, 062124 (2018).
- Sekatski, M. Skotiniotis, J. Kolodynski, W. Dür, “Quantum metrology with full and fast quantum control”, Quantum 1, 27 (2017).
- Oszmaniec, R. Augusiak, C. Gogolin, J. Kolodynski, A. Acin, M. Lewenstein, “Random bosonic states for robust quantum metrology”, Physical Review X 6, 041044 (2016).
- Smirne, J. Kolodynski, S. F. Huelga, R. Demkowicz-Dobrzanski, “Ultimate Precision Limits for Noisy Frequency Estimation”, Physical Review Letters 116, 120801 (2016).
- B. Brask, R. Chaves, J. Kolodynski, “Improved quantum magnetometry beyond the standard quantum limit”, Physical Review X 5, 031010 (2015).
- Demkowicz-Dobrzanski, J. Kolodynski, M. Guta, “The elusive Heisenberg limit in quantum enhanced metrology”, Nature Communications 3, 1063 (2012).
Selected invited talks:
2018.05 – “Observability and estimation in quantum dynamics” workshop, IHP, Paris, France; titled: „Bayesian filtering for quantum-enhanced atomic sensors” (video).
2017.09 – Quantum Optics IX conference, Gdansk, Poland.
2017.04 – SPIE: Optics+Optoelectronics conference, Prague, Czech Republic. Both titled: „Device-independent quantum key distribution with single-photon sources„.
2017.02 636. WE-Heraeus Seminar “Quantum-Limited Metrology and Sensing”, Bad Honnef, Germany. titled: „Random bosonic states for robust quantum metrology„.
dr Jan Kołodyński
Postdoctoral Fellow:
dr Lewis Clark
PhD students:
mgr Julia Amoros-Binefa
mgr Klaudia Dilcher
mgr Marcin Koźbiał
| Tytuł | Kierownik projektu | Okres | Finansowanie |
|---|---|---|---|
| Sensory kwantowe działające w skrajnych scenariuszach: nowatorskie zastosowania wnioskowania statystycznego, uczenia maszynowego i metod teorii sterowania | Jan Kołodyński | 2024 - 2029 | SONATA BIS 13, NCN |
| Sensory kwantowe monitorowane w czasie ciągłym: Inteligentne narzędzia i ich zastosowania | Jan Kołodyński | 2020 - 2024 | QuantERA I, NCN |
Mathias R. Jørgensen, Jan Kołodyński, Mohammad Mehboudi, Martí Perarnau-Llobet, and Jonatan B. Brask
Phys. Rev. A 105, 042601
Mohammad Mehboudi, Mathias R. Jørgensen, Stella Seah, Jonatan B. Brask, Jan Kołodyński, and Martí Perarnau-Llobet
Phys. Rev. Lett. 128, 130502
Marek Miller, Kang-Da Wu, Manfredi Scalici1, Jan Kołodyński1, Guo-Yong Xiang, Chuan-Feng Li, Guang-Can Guo, Alexander Streltsov
New J. Phys. 24 053022
Yink Loong Len
New J. Phys. 24 033037
Júlia Amorós-Binefa, Jan Kołodyński
New Journal of Physics, Vol. 23, 123030
Clarissa J. Barratt, Sungguen Ryu, Lewis A. Clark, H.-S. Sim, Masaya Kataoka, Clive Emary
Physical Review B, Vol. 104, 035436
Javid Naikoo, Subhashish Banerjee, A. K. Pan, and Sibasish Ghosh
Physical Review A, Vol. 104, 042608
J. O. de Almeida, J. Kołodyński, C. Hirche, M. Lewenstein, and M. Skotiniotis
Physical Review A, Vol. 103, 022406
Máté Farkas, Maria Balanzó-Juandó, Karol Łukanowski, Jan Kołodyński, Antonio Acín
Physical Review Letters, Vol. 127, 050503
Datta C., Jarzyna M., Len Y.L., Łukanowski K., Kołodyński J., Banaszek K.
Physical Review A
Jarzyna M., Kołodyński J.
IEEE Journal on Selected Areas in Information Theory
Kołodyński, J., Rana, S., & Streltsov, A.
Physical Review A, 101(2), 020303
| Tytuł | Termin nadsyłania aplikacji |
|---|---|
| Doktorant (CeNT-11-2023) | 07/03/2023 |
| Stażysta podoktorski (adiunkt) w Laboratorium Kwantowej Informacji i Wnioskowania Statystycznego | 31/07/2021 |
| Stażysta podoktorski (adiunkt) w Laboratorium Kwantowej Informacji i Wnioskowania Statystycznego | 07/05/2021 |
| Students to work in the Centre for Quantum Optical Technologies | 20/10/2019 |
| Research Grants Officer | 22/07/2019 |
| PhD student in Centre for Quantum Optical Technologies | 26/11/2018 |
| Student to work in the The Centre for Quantum Optical Technologies | 26/11/2018 |
| Technology Officer – QOT | 22/11/2018 |
