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.

 

dr Jan Kołodyński
e-mail: jan.kolodynski@cent.uw.edu.pl
pokój: 02.58

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:


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„.