Projektbeschreibung
Atomar dünne Halbleiter lassen Qubits fliegen
Quantencomputer beruhen auf Qubits, die im Gegensatz zu den binären Nullen und Einsen klassischer Bits mehr als einen Zustand gleichzeitig annehmen können. Sie lassen sich aus Ionen in Ionenfallen, Elektronen oder sogar Photonen definieren. Um Kommunikation über große Entfernungen Realität werden zu lassen, müssen stationäre Qubits mit sogenannten „fliegenden Qubits“ auf eine Weise interagieren, dass die von ihnen übertragene Quanteninformation nicht beeinträchtigt wird. Bislang bestand die Schwierigkeit darin, hocheffiziente Schnittstellen zu realisieren. Das im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen unterstützte Projekt QUIPATS entwickelt ein Instrumentarium für den Entwurf quantenoptischer Schnittstellen auf der Grundlage von atomar dünnen Halbleitern, speziell von Übergangsmetalldichalcogeniden. Dieser Ansatz soll den Fortschritt in der Quanteninformatik und Quantensimulation beflügeln.
Ziel
Quantum technologies promise to revolutionise modern communication and information processing. A key bottleneck in building large-scale quantum computers and networks is the current lack of high-efficiency interfaces between stationary and travelling qubits (photons). Atomically thin semiconductors such as monolayers of transition metal dichalcogenides (TMDs) have the potential of greatly simplifying the design of such interfaces and enabling novel devices that are unavailable with state-of-the-art techniques. In this project, I propose the development of a toolkit for emerging quantum optical interfaces based on TMDs. The toolkit includes a software package to model the photonic properties of devices involving two-dimensional materials. In addition, I will refine the theoretical description of the quantum many-body states of optical excitations in doped TMDs, which is essential to accurately predict the performance of quantum optical interfaces. I will demonstrate the power of these tools by proposing experimentally realizable devices with applications in quantum communication and quantum simulation. Moreover, the proposal encompasses several activities aimed to refine my communication and leadership skills. In particular, I will establish an outreach programme with a local high school to raise awareness of the transformative potential of quantum technologies and to generate excitement about scientific research. Considered in its entirety, the proposed activities will enable me to become a fully independent researcher and scientific leader while contributing meaningfully to a highly active area of research.
Wissenschaftliches Gebiet
- engineering and technologynanotechnologynano-materialstwo-dimensional nanostructures
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringcomputer hardwarequantum computers
- natural sciencesphysical scienceselectromagnetism and electronicssemiconductivity
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
Andere Projekte für diesen Aufruf anzeigenFinanzierungsplan
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Koordinator
80539 Munchen
Deutschland