Zdroje jednotlivých fotonů jsou klíčovou technologií pro miliardový trh kvantových komunikačních technologií. Pokud by navíc integrované fotonické systémy začaly dominovat také v oblasti kvantových výpočtů, hrály by jednotlivé fotony nezastupitelnou roli v jedné z nejžádanějších technologií budoucnosti. Tyto skutečnosti byly potvrzeny mimo jiné také ve výzkumné strategii programu „European Quantum Flagship“ [1]. Jednou z nejpalčivějších výzev tohoto dynamického oboru, která byla identifikována i v respektovaných cestovních mapách [2,3], je škálovatelná výroba silných zdrojů nerozlišitelných fotonů s přesně definovanými vlastnostmi a nových nástrojů pro manipulaci a řízení fotonických qubitů. Slibnou cestou k dosažení těchto cílů je integrace nebo propojení stabilních kvantových zářičů s přesně laditelnými, kvalitními, integrovanými kvantovými rezonátory. Rezonátory využívané v současné době (např. prstencové rezonátory nebo fotonické krystaly) však nedosahují všech požadovaných výkonnostních parametrů, přičemž jim v tom ale nebrání žádný zásadní fyzikální limit. Jako řešení tohoto problému navrhujeme opustit rezonátory na platformách z jednoho materiálu a pokročit směrem k hybridním platformám, které by synergicky kombinovaly vhodné vlastnosti dvou nebo více typů materiálů. Navíc by se do nich díky materiálům s fázovou přeměnou mohl vnést aspekt laditelnosti. Takové rezonátory by pak mohly být součástí nejen budoucích zdrojů světla pro kvantové technologie, ale také integrovaných opakovacích obvodů pro kvantovou komunikaci nebo extrémně citlivých detektorů široké škály signálů. Naší expertízou je nanofotonika a implementace laditelných materiálů do ní. Návrh, výroba a testování hybridních laditelných platforem pro kvantové technologie však vyžaduje vysokou profesionální odbornost také v několika dalších oblastech aplikované fyziky. Velice potřebná je navíc také široká paleta nejmodernějšího přístrojového vybavení. Navrhujeme proto, spojit se pro výzkum tohoto tématu se špičkovým pracovištěm v Bavorsku, se skupinou zabývající se hybridními nanosystémy na Ludwig-Maximilians Universität v Mnichově. Sdílením komplementárních expertních znalostí a komplementárního experimentálního vybavení bychom měli mít ideální předpoklady zvládnout výše zmíněné náročné úkoly a výrazně tak posunout úroveň poznání v oblasti kvantové nanofotoniky.

Popis anglicky
Single photon sources represent a key technology for the billion-dollar market of quantum communication technologies. In addition, if integrated photonic systems were to dominate in quantum computing, individual photons would play an irreplaceable role in one of the most sought-after technologies of the future. . A promising way to achieve these goals is to integrate or connect stable quantum emitters with precisely tunable, high-quality, integrated quantum resonators. However, the resonators currently used (e.g. ring resonators or photonic crystals) do not achieve all the required performance parameters even though there is no fundamental physical limit preventing them from doing so. As a solution to this problem, we propose to abandon resonators based on single-material platforms and move towards hybrid platforms that would synergistically combine the appropriate properties of two or more types of materials. In addition, thanks to phase-transition materials, they could integrate the aspect of tuneability.

Klíčová slova
Oxid vanadičitý; hyperbolické metamateriály; vázané stavy v kontinuu; jednofotonové emitory 

Klíčová slova anglicky
Vanadium dioxide; hyperbolic metamaterials; bound states in a continuum; single photon emitters