Systémové upozornění
Hlavní informace

SOČ je způsob, jak už při studiu SŠ zjistit jak pracují skuteční odborníci. Naučí vás samostatně fungovat pod dohledem specialisty, naučíte se správně psát odborné práce a v neposlední řadě můžete také navázat kontakty v akademickém prostředí.

Věnovat se můžete kvantovým počítačům, gelové dozimetrii nebo také jaderné chemii. Informace o SOČ z oblasti chemie najdete přímo na webu katedry jaderné chemie.

Se svými projekty můžete soutěžit v národních soutěžích SOČ nebo Expo Science AMAVET.

Kvantové počítače

Kvantové počítače je již existující a fungující technologie, která má potenciál zásadně ovlivnit naši budoucnost. Zatím jsou kvantové počítače ještě malé a primárně výzkumnou záležitostí, a ještě chvíli potrvá, než dosáhneme opravdové kvantové výhody, kdy přesvědčivě překonáme klasické počítače na nějakém praktické aplikaci.

Na druhou stranu, současné kvantové počítače jsou už dostatečně funkční, abychom na nich začali vyvíjet aplikace, algoritmy a ověřovat koncepty nových revolučních řešení. To je navíc umocněné faktem, že jsou částečně i volně dostupné zdarma. To umožňuje pracovat na aplikacích pro kvantové počítače nejen velkým korporacím, které zde vidí budoucnost a budoucí konkurenční výhodu a mohou si dovolit zaplatit přístup k nim, ale i jednotlivým „garážovým“ zájemcům. A v neposlední řadě se jedná o velmi zajímavý multioborový směr výzkumu.

V rámci tohoto širokého tématu si studenti mohou vybrat jedno z konkrétních zaměření:

Řízení kvantových počítačů

Výzkum a vývoj kvantových počítačů je velká a zajímavá vědecká i inženýrská výzva. Nejvíce v současnosti dominantní kvantové počítače jsou na bázi supravodivých qubitů. To je technologie, která je již dobře pochopena a popsána. Navíc IBM umožňuje ovládat své kvantové procesory až na úroveň jednotlivých mikrovlnných řídících signálů. Cílem této práce je zjednodušeně pochopit a umět popsat, jak funguje qubit na supravodivé fázi, jak jej lze kontrolovat a řídit, a to celé demonstrovat na skutečném kvantovém počítači od IBM. Pokročilý student pak může na takovém systému realizovat i fyzikální experimenty, jako je např. Rabiho experiment.

Programování kvantových počítačů

Kvantový počítač s menším počtem qubitů lze simulovat i na vlastním počítači, a tak není problém se naučit programovat kvantové algoritmy a vyvíjet konkrétní software, který lze v budoucnu rozšít na více qubitů a tím z něj vytvořit praktickou aplikaci. Primárním cílem této práce je pochopit základy kvantových operací, primitivních algoritmů a umět jej vysvětlit. Pokročilý student může zkusit vytvořit praktičtější aplikaci za pomoci již existujících knihoven v oblasti optimalizace složitých problémů, kvantového strojového učení a nebo fyzikálních a chemických simulací.

Etika kvantových počítačů

Už nyní se lidé zabývají otázkami, až kvantové počítače dosáhnou úrovně, kdy budou praktický využitelné, jak mohou být kvantové počítače zneužity a využity proti nám. Podobná problematika se řeší již nyní např. u umělé inteligence. Avšak kvantové počítače umožní spočítat věci, které jsou dosud nepřemožitelné, například probourat šifrování, která dnes nemáme šanci rozšifrovat. Toto humanitárně a politicky zaměřené téma má za cíl provést rešerši toho, co potenciálně kvantové počítače mohou dokázat a jak to může být zneužité na denní bázi. Pokročilý student se pak může zaměřit na jednu oblast (např. medicína, zbraně, cyber, …) a provést studii včetně diskuse a návrhu možných řešení pro omezení negativních dopadů.

Kvantové počítače v ekonomice

Ačkoliv jsou kvantové počítače stále dominantně výzkumnou záležitostí, tak již zde existují komerční produkty a služby. Ono, pokud nějaká společnost chce mít v budoucnu výhodu na poli využití kvantových počítačů, tak vývoj musí začít již dnes. Student by primárně měl zmapovat potenciální výhody kvantových počítačů v blízké budoucnosti, které mohou mít výrazný ekonomický dopad. Pokročilý student se může zaměřit na jeden typ odvětví a provést analýzu vlivu kvantových počítačů a jejich ekonomickou výhodnost.

Studenti jsou také vítaní, pokud přijdou s vlastním tématem v oblasti kvantových počítačů.

Zaměření: Teoretické / experimentální domácí 

Vhodné pro: Bez rozdílu

Přednáší: Ing. Bc. Michal Křelina, Ph.D., Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.

Forma: Převážně online, elektronická komunikace. Možno osobně, když bude vedoucí v ČR (vedoucí je momentálně primárně na univerzitě v Heidelbergu v Německu)

Požadavky na již dosažené znalosti: Základy lineární algebry (matice, vektory a jejich násobení), programování v Pythonu (případně C++, C#) výhodou (ne nutností), angličtina velkou výhodou (v češtině téměř žádný materiál není)

Gelová dozimetrie – nástroj radioterapeutického plánování

Projekt je zaměřen na gelové dozimetry, které jsou předmětem výzkumu jako možný nástroj při radioterapeutickém plánování. Praktická část práce se bude zabývat konkrétním typem gelového dozimetru a studiem závislosti jeho vlastností na složení a postupu přípravy při testovacím ozařování. Gelové dozimetry dělíme podle principu chemické reakce na radiochromní a polymerní. Dozimetry umožňují vyhodnocení ve 3D a jsou tkáňově ekvivalentní. Zároveň se jedná o pasivní dozimetry, tedy vyhodnocení odezvy probíhá až po ozáření. Díky těmto vlastnostem jsou dozimetry vhodné k použití při ověřování plánů v radioterapii. Úkolem studenta bude provést rešerši, zvládnout standardní postup přípravy dozimetru a provést a popsat úpravu tohoto postupu. Dále bude provedeno testovací ozáření dozimetrů a vyhodnocení jejich odezvy. Výstupem práce bude zhodnocení vlivu změn v přípravě dozimetru na jeho vlastnosti při ozáření.

Studenti jsou také vítaní, pokud přijdou s vlastním tématem v oblasti kvantových počítačů.

Zaměření: Experimentální u nás v laboratoři  

Vhodné pro: Bez rozdílu

Přednáší: Mgr. Hana Průšová, Ph.D., Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.

Forma: Pravidelná setkání cca 1x za 3 – 4 týdny nebo cca 1x za 1 – 2 týdny (podle možností studující osoby)

Požadavky na již dosažené znalosti: Žádné