Kvantová komunikace: redukce dekoherence a zvýšení informační kapacity a bezpečnosti. Hlavním problémem při přenosu, uchování a zpracování informace nesené kvantovým stavem je jeho náchylnost k dekoherenci. Cílem je navrhnout nové experimentálně realizovatelné metody redukce šumu a zvýšení kapacity a bezpečnosti, převážně pro koherentní optické komunikace a kvantové paměti.
Komunikační a informační protokoly využívající více kopií kvantových stavů. Informace nesená několika kopiemi kvantového stavu se přibližuje svým charakterem k informaci klasické. Takto je méně citlivá na vliv dekoherence a je možné ji zpracovat podobně jako v klasickém zpracování informace. Cílem je rozšířit množinu dosud známých kolektivních protokolů a navrhnout jejich experimentální realizace.
Hybridní kvantové protokoly spojující různá média (světlo, atomy) pro přenos a uchování informace. Současné metody kvantové komunikace a zpracování informace je možné výrazně obohatit, jestliže budeme schopni uchovat kvantový stav po dostatečně dlouhou dobu vzhledem k trvání experimentu. Pro realizaci takovýchto kvantových pamětí lze s výhodou využít mimo-rezonanční interakce světla s oblakem atomů. Cílem je navrhnout nové protokoly spojující výhody světla jako komunikačního média a atomů jako paměťového média.
Protokoly využívající kvantového smazávání a opravy kvantové informace. Metoda kvantového smazávání a kvantové opravy je základem už známých a experimentálně realizovaných metod jako je kvantová teleportace. Vhodným smazáním informace nesené kvantovým stavem je možné ji přenést nebo zpracovat takovým způsobem, který nelze obdržet metodami klasické fyziky. Cílem je rozšířit metody zpracování informace založené na kvantovém smazávání a navrhnout experimentální realizace.
Programovatelné kvantové operace a měření. Informace uložená v kvantovém stavu může být využita k programování kvantových operací a kvantových měřicích přístrojů (kvantové multimetry). Kvantový program se v některých případech může ukázat efektivnější něž program klasický. Cílem je analyzovat, optimalizovat a experimentálně realizovat programovatelné detektory (s využitím lineární optiky).
Rozvoj experimentálních metod kvantové optiky vhodných pro přenos a zpracování kvantové informace. Cílem je rozvinout současné experimentální postupy v laboratořích navrhovatele. Ke konkrétním úkolům patří realizace homodynní detekce, rozvoj detekčních metod čítání fotonů, příprava různých typů provázaných a jiných neklasických stavů světla.
Rekonstrukce kvantových stavů a procesů. Kvantová měření jsou velmi často nepřímá a kvantové vlastnosti systému je třeba určit z dostupných dat. Cílem analýzy je navrhnout optimální postup, který je schopen využít celou kapacitu dat, a tento postup experimentálně verifikovat.
Informace obsažená v kvantových měřeních. Informaci získanou při měření lze kvantifikovat a formulovat principiální omezení na získanou míru informace, i např. formou relací neurčitosti. Cílem je aplikovat tyto principy na dostupná optická a kvantová měření, např. v interferometrii a optické koherenční tomografii.
Spojitá kvantová měření. Spojité kvantové měření zahrnující libovolné množství projekčních měření poskytuje úplnější obraz kvantového procesu a je využitelné pro generování neklasických stavů pole. Budou studována kvazispojitá měření, tlumení módu pole v důsledku současného spojitého měření fotonovým čítačem a kvantovým čítačem, jednoduchá a dvojitá homodynní detekce spojité kvadratury a vliv vztahu neurčitosti dvou kvadratur na jejich současné spojité kvantové měření.
Kvantová informace a měření více-fotonových stavů. V současné době jsou experimentální metody kvantové informace rozšiřovány na diskrétní systémy s větším počtem fotonů mající větší informační kapacitu. Cílem je experimentálně rozvinout metody přípravy takových systémů, jejich detekci a experimentální uplatnění v  kvantových komunikačních a informačních protokolech.
Přenos a zpracování informace pomocí prostorových módů pole. Alternativní nově rozvíjenou technikou je výzkum prostorových rozložení polí vhodných pro přenos a zpracování informace. Teoreticky i experimentálně budou studovány vlastnosti světelných vírů s cílem ověřit možnosti využití jejich orbitálního momentu hybnosti pro záznam a efektivní zpracování přenášené informace.
Nedifrakční šíření světla. Použití nedifrakčních svazků umožňuje efektivně redukovat vliv difrakce jako jednoho z hlavních zdrojů šumu při přenosu obrazové informace. Pomocí syntézy nedifrakčních módů budou realizovány experimenty umožňující třírozměrné formování světla využitelné pro přenos obrazové informace a také pro manipulaci mikročástic a atomů.
Kvantová teorie elektromagnetického pole v nelineárním prostředí. Bude rozvíjena kvantová teorie šíření světla v efektivním prostředí umožňující upřesnit popis řady současných experimentů, zvláště experimentů s parametrickou sestupnou konverzí. Dále bude provedeno kvantování Hermiteových-Gaussových svazků, budou určeny kvantové statistiky záření, které se šíří náhodným prostředím a prostředím se záporným indexem lomu.

Zdeněk Hradil, prof. RNDr. CSc., Jiří Bajer, doc. RNDr. CSc., Zdeněk Bouchal, doc. RNDr. Dr., Miloslav Dušek, doc. RNDr. Dr., Jaroslav Řeháček, Mgr. PhD., Vlasta Peřinová, prof. RNDr. DrSc., Antonín Lukš, RNDr. CSc., Tomáš Opatrný, doc. RNDr. Dr., Jaroslav Wágner, RNDr. PhD., Jiří Herec, Mgr., Miroslav Ježek, Mgr., Ladislav Mišta, Mgr. PhD., Radim Filip, Mgr. PhD., Jaromír Fiurášek, Mgr. PhD., Miroslav Hrabovský, prof. RNDr. DrSc., Jaromír Křepelka, Ing. CSc., Tomáš Rössler, Mgr. PhD., Petr Šmíd, Mgr. PhD., František Pluháček, Mgr., Pavel Horváth, Mgr., Ondřej Haderka, RNDr. PhD., Jan Peřina Jr., doc. RNDr. PhD., Jan Soubusta, RNDr. PhD., Pavel Pavlíček, RNDr. PhD., Jan Peřina, prof. RNDr. DrSc., Richard Horák, doc. RNDr. CSc., Tomáš Medřík, Mgr., Věra Kollárová, Mgr., Radek Čelechovský, Mgr., Antonín Černoch, Mgr., Martin Hamar, Mgr., Michal Kolář, Mgr., Dušan Mandát, Mgr., Petra Wagnerová, Mgr.