Laboratorium Kwantowej Informacji i Wnioskowania Statystycznego

Profil

dr Jan Kołodyński
e-mail: jan.kolodynski@cent.uw.edu.pl
pokój: 02.54
ORCID: 0000-0001-8211-0016
SCOPUS ID: 36677316700

website: www3.cent.uw.edu.pl/~jankolo/

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.

Kierownik

Doświadczenie badawcze

2018-: Junior Group Leader, Centrum Kwantowych Technologii Optycznych (QOT), Warszawa, Polska.

2014-2018: Postdoctoral Researcher, Instytut Nauk Fotonicznych (ICFO), Barcelona, Hiszpania.

2010-2014: Asystent naukowy, Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszawski, Polska.

Wykształcenie

2010-2014: Dr, Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszawski, Polska.

2008-2009: Mgr (CASM – Część III Matematyka), DAMTP, Cambridge, Wielka Brytania.

2007-2008: Część II General in Computer Science, Comp. Labs, Cambridge, UK.

2004-2007: Lic., St John’s College, University of Cambridge, UK.

Wybrane nagrody i stypendia

2018-2020: Laureat programu HOMING, Fundacja na rzecz Nauki Polskiej, Polska.

2015-2017: Europejskie stypendium Marii Skłodowskiej-Curie, ICFO, Hiszpania.

2014-2015: Stypendium START, Fundacja na rzecz Nauki Polskiej, Polska.

2004-2008: Stypendium Cambridge European Trust, Cambridge, Wielka Brytania.

Zespół

Kierownik
dr Jan Kołodyński

Postdocy / pracownicy
dr Lewis Clark

Doktoranci
mgr Julia Amoros-Binefa
mgr Klaudia Dilcher
mgr Marcin Koźbiał

Wybrane projekty

Wybrane publikacje

• Koźbiał M., Elson L., Rushton L.M., Akbar A., Meraki A., Jensen K., Kołodyński J.
  Spin noise spectroscopy of an alignment-based atomic magnetometer
  (2024) Physical Review A, 110 (1), art. no. 013125
  DOI: 10.1103/PhysRevA.110.013125
• Meraki A., Elson L., Ho N., Akbar A., Koźbiał M., Kołodyński J., Jensen K.
  Zero-field optical magnetometer based on spin alignment
  (2023) Physical Review A, 108 (6), art. no. 062610
  DOI: 10.1103/PhysRevA.108.062610
• Naikoo J., Chhajlany R.W., Kołodyński J.
  Multiparameter Estimation Perspective on Non-Hermitian Singularity-Enhanced Sensing
  (2023) Physical Review Letters, 131 (22), art. no. 220801
  DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.220801
•  Jørgensen, M. R.,Kołodyński, J., Mehboudi, M., Perarnau-Llobet, M., and Brask, J.B.
  Bayesian quantum thermometry based on thermodynamic lenght
  (2022) Phys. Rev. A 105, 042601
  DOI: 10.1103/PhysRevA.105.042601
• Mehboudi, M., Jørgensen, M.R., Seah, S., Brask, J.R., Kołodyński, J., and Perarnau-Llobet, M.
  Fundamental Limits in Bayesian Thermometry and Attainability via Adaptive Strategies
  (2022) Phys. Rev. Lett. 128, 130502
  DOI: 10.1103/PhysRevLett.128.130502
• Miller, M., Wu, K.D., Scalici1, M., Kołodyński1, K., Xiang, G.Y., Li, C.F., Guo, G.C., Streltsov, A.
  Optimally preserving quantum correlations and coherence with eternally non-Markovian dynamics
  (2022) New J. Phys. 24 053022
  DOI: 10.1088/1367-2630/ac6820
• Clark L.A., Markowicz B., Kołodyński J.
  Exploiting non-linear effects in optomechanical sensors with continuous photon-counting
  (2022) Quantum, 6, art. no. 812
  DOI: 10.22331/Q-2022-09-20-812
• Łukanowski K., Farkas M., Balanzó-Juandó M., Acín A., Kołodyński J.
  Upper Bounds on Key Rates in Device-Independent Quantum Key Distribution Based on Convex-Combination Attacks
  (2022) Optics InfoBase Conference Papers, art. no. QTu4C.1
• Amorós-Binefa, J., Kołodyński, J.
  Noisy atomic magnetometry in real time
  (2021) 1New Journal of Physics, Vol. 23, 123030
  DOI: 10.1088/1367-2630/ac3b71

Kontakt

dr Jan Kołodyński
e-mail: jan.kolodynski@cent.uw.edu.pl
pokój: 02.54