Descrizione del progetto
Un approccio basato sul laser per favorire interazioni quantistiche a lungo raggio
La luce è un potente vettore di informazioni quantistiche e uno strumento consolidato per manipolare la materia a livello quantistico. Finanziato dal programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto LASERLOOP sta esaminando una nuova tecnica di utilizzo della luce per generare per la prima volta forti interazioni quantistiche coerenti tra diversi sistemi su distanze macroscopiche. L’approccio del progetto si basa su un anello laser che collega i sistemi e media interazioni bidirezionali coerenti grazie a un’interferenza distruttiva del rumore quantico introdotta dalla luce. Contemporaneamente, l’informazione viene cancellata dal campo luminoso in uscita, ricreando un anello chiuso. La ricerca dovrebbe ampliare il pacchetto di strumenti per progettare interazioni a lunga distanza nelle reti quantistiche, con implicazioni per le simulazioni e il rilevamento quantistici.
Obiettivo
Light is a powerful carrier of quantum information and an established tool to manipulate matter at the quantum level. In this action, we explore a novel technique of using light in quantum physics and technology: As a means to generate for the first time strong, quantum coherent interactions between different systems over macroscopic distances. Our approach relies on a laser loop that connects the systems and mediates coherent bidirectional interactions between them. This is possible due to a destructive interference of the quantum noise introduced by the light, otherwise responsible for decoherence. At the same time, information is erased from the output field, making the loop effectively closed to the environment. This makes it possible to achieve quantum coherent coupling between the two systems.
We will use this technique to couple a nanomechanical oscillator and an atomic spin ensemble in the quantum regime and we will engineer a variety of different interactions between them. This enables the generation of state-swaps and two-mode squeezing, offering new possibilities for the quantum control of the motion of macroscopic objects. Another particular focus will be understanding the role of the environment in quantum physics, which requires to induce dissipation in a controlled manner. The laser loop scheme proposed in this action allows to engineer such an environment, and to profit from the large parameter tunability of atomic and nanomechanical devices to study the physics of non-Hermitian systems. These feature degeneracies known as exceptional points, showing remarkable properties such as enhanced sensitivity to external parameters. Exceptional points have mainly been investigated so far in a classical context and will be studied in this project in a hybrid quantum system.
The research in this action will extend the toolbox for engineering long-distance interactions in quantum networks, also with relevance for quantum sensing and simulation.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
- scienze naturaliscienze fisichefisica quantistica
- scienze naturaliscienze fisicheotticafisica dei laser
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Invito a presentare proposte
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MSCA-IF -Coordinatore
4051 Basel
Svizzera