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Quantum Information Processing with Atomically Thin Semiconductors

Description du projet

Des semi-conducteurs atomiquement minces pour des qubits «à la volée»

Les ordinateurs quantiques reposent sur des qubits qui, contrairement aux 0 et 1 binaires des bits classiques, peuvent se trouver dans plusieurs états simultanément. Ils peuvent être construits à partir d’ions, d’électrons ou même de photons piégés. Pour assurer une communication longue distance, les qubits stationnaires doivent interagir avec les qubits «volants» d’une manière qui ne dégraderait pas l’information quantique qu’ils transportent. Les interfaces à haute efficacité demeurent insaisissables à ce jour. Grâce au soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet QUIPATS élabore une boîte à outils pour la conception d’interfaces optiques quantiques fondées sur des semi-conducteurs atomiquement minces, à savoir des dichalcogénures de métaux de transition. Cette approche devrait donner un coup de fouet aux progrès de l’informatique et de la simulation quantiques.

Objectif

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.

Mots‑clés

Coordinateur

MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT ZUR FORDERUNG DER WISSENSCHAFTEN EV
Contribution nette de l'UE
€ 162 806,40
Adresse
HOFGARTENSTRASSE 8
80539 Munchen
Allemagne

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Région
Bayern Oberbayern München, Kreisfreie Stadt
Type d’activité
Research Organisations
Liens
Coût total
€ 162 806,40