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Structured Ensembles of Atoms for Quantum Engineering of Light

Description du projet

Une approche sans précédent pour manipuler les interactions lumineuses

Financé par le Conseil européen de la recherche, le projet SEAQUEL entend créer une nouvelle plateforme pour l’ingénierie quantique de la lumière, capable de créer des interactions photon-photon accordables et déterministes. L’approche innovante de SEAQUEL combine la physique atomique et la nanophotonique, où un gaz froid d’atomes en interaction agit comme un miroir de Bragg saturé par un seul photon. Ce système souple et efficace, qui peut être contrôlé de manière dynamique, sera utilisé pour tester les limites de la logique quantique, mesurer des quantités physiques inaccessibles aux détecteurs standard et concevoir des faisceaux de lumière intriqués. La recherche proposée pourrait offrir un aperçu sans précédent de la manière dont les photons à l’intérieur d’une cavité forment un fluide quantique fortement corrélé, permettant des simulations en temps réel d’effets topologiques complexes survenant dans les systèmes de matière condensée.

Objectif

This project aims at building a new versatile platform for quantum engineering of light, with the unique ability to create deterministic coherent photon-photon interactions tunable in range, strength and dimensionality. It will explore a new avenue towards this goal, combining cutting-edge advances of atomic physics with ideas inspired by nanophotonics: a cold micro-structured gas of interacting atoms will act as a Bragg mirror saturable by a single photon, strongly coupling a controlled number of spatial modes in an optical resonator. This flexible, efficient, dynamically-controlled system will be used to test the limits of fundamental no-go theorems in quantum logic, measure physical quantities inaccessible to standard detectors, and deterministically engineer massively entangled light beams for Heisenberg-limited sensing. Ultimately, it will give access to a yet unexplored regime where intracavity photons form a strongly correlated quantum fluid, with spatial and temporal dynamics ideally suited to perform real-time, single-particle-resolved simulations of non-trivial topological effects appearing in condensed-matter systems.

Régime de financement

ERC-STG - Starting Grant

Institution d’accueil

CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE CNRS
Contribution nette de l'UE
€ 1 500 000,00
Adresse
RUE MICHEL ANGE 3
75794 Paris
France

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Région
Ile-de-France Ile-de-France Paris
Type d’activité
Research Organisations
Liens
Coût total
€ 1 500 000,00

Bénéficiaires (1)