Dr Michal Krelina’s webpage

Contact

Email: mkrelina@hotmail.com
Discord: https://discord.gg/zpP3etXpXt [in Czech]

Czech Technical University in Prague (profile)
Faculty of Nuclear Sciences and Physical Engineering (FNSPE)
Department of Physics
michal.krelina@cvut.cz
michal.krelina@fjfi.cvut.cz

Quantum Phi s.r.o.
michal.krelina@quantumphi.com

Brief CV

Positions

  • 2020 – now | research scientist at Czech Technical University in Prague, FNSPE, Prague, Czech Republic
  • 2021 – 2022 | visiting scientist at Heidelberg University, Physikalisches Institut, Heidelberg, Germany
  • 2018 – now | founder and researcher at Quantum Phi s.r.o., Prague, Czech Republic
  • 2016 – 2020 | postdoctoral fellowship at Universidad Técnica Federico Santa María, Departamento de Física, Valparaíso, Chile
  • 2016 – 2018 | postdoctoral fellowship at Centro Científico Tecnológico de Valparaíso-CCTVal, Valparaíso, Chile
  • 2012 – 2016 | research and teaching assistant at Czech Technical University in Prague, FNSPE, Prague, Czech Republic

Education

  • 2016 – PhD (Experimental Nuclear Physics) – Czech Technical University in Prague, FNSPE, Prague, Czech Republic
  • 2014 – Bc (Specialisation in Pedagogy) – Czech Technical University in Prague, Masaryk Institute of Advanced Studies, Prague, Czech Republic
  • 2012 – Ing (MSc – Experimental Nuclear Physics) – Czech Technical University in Prague, FNSPE, Prague, Czech Republic
  • 2010 – Bc (Experimental Nuclear Physics) – Czech Technical University in Prague, FNSPE, Prague, Czech Republic

Publications and media

Research profiles

Quantum technology related publications

  1. M. Krelina; “Quantum technology for military applications”; EPJ Quantum Technol. 8, 24 (2021). DOI:10.1140/epjqt/s40507-021-00113-y; arXiv:2103.12548 [quant-ph]
  2. M. Krelina; “Quantum Radar – Principles and Perspectives”; [in Czech] Czech Mil. Rev. 2017, 26 (4), 99-118

High energy physics publications

Media and comments

Other

Projects

A magazine about quantum computing, quantum communication and quantum technologies in the Czech language.

Thesis topics

Title: Quantum algorithms in particle physics

Outline: Quantum computers are still small-scale noise devices. However, they are going to be enough powerful to perform proof-of-concept studies. One of the original proposals for quantum computers was to use them for simulation of other quantum systems. The goal of this thesis is a survey of the current quantum algorithms for particle physics and their basic description. An advanced student can perform his own demonstration on some relevant processes in particle physics. The specific thesis assignment is subject to agreement.
Language: English, Czech
Level: bachelor, master, doctoral


Title: Quantum technology security aspects

Outline: Quantum technologies promises many benefits but can also bring risks, in particular for security. This concerns security within societies but also international security. The goal of this thesis could be the risks investigation of the quantum algorithms in particular industries, specific military applications, security in space domain, etc. The specific thesis assignment is subject to agreement.
Language: English, Czech
Level: bachelor, master, doctoral


Title: Study of physics at the future electron-ion collider within the color dipole approach

Outline: V současnosti se připravuje detailní plán (yellow report), jaká fyzika se bude či měla studovat na budoucím elektron-ion collideru (EIC) plánovaného v BNL v USA, který by měl poskytovat data z elektron-protonových a elektron-jaderných srážek. Tento urychlovač sice nenabízí tak vysoké energie jako urychlovač LHC, na druhou stranu nabízí čistší fyziku, neboť elektron je elementární částice. To umožňuje vědcům se více zaměřit na zkoumané efekty s mnohem menším pozadím a neurčitostí než na LHC. Ideálním teoretickým nástrojem pro studium fyziky na EIC je model v přiblížení barevného dipólu, který dokáže popsat i procesy, které nedokáže popsat klasický partonový model. Student se může zaměřit na jednotlivé aspekty dle jeho zájmu: studium produkce vektorových mezonů, studium jaderného stínění
Language: English, Czech
Level: bachelor, master


Title: Study of Pomeron spin

Outline: Pomeron je tzv. kvazičástice (reprezentuje dvojici gluonů), která úspěšně popisuje fyziku vysokých energií. Pomocí Pomeronu popisujeme například totální nebo elastický účinný průřez v proton-protonových srážkách. Nicméně, spin Pomeronu je stále velkou neznámou a lze jej studovat například ve srážkách polarizovaných svazcích na urychlovači RHIC. Bakalářská práce: Tato teoretická práce bude obsahovat shrnutí současných poznatků o měření spinových interakcí a výpočet pro situaci, kdy dojde k interakci s překlopením spinu jednoho z protonů. Výzkumný úkol, diplomová práce: Student se zaměří na studium spinové interakce Pomeronu v proton-proton polarizovaných srážkách v případech, kdy si oba protony převrátí spin.
Language: English, Czech
Level: bachelor, master

High school science projects

Název: 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.