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Quantum Information Processing with Atomically Thin Semiconductors

Descrizione del progetto

Semiconduttori atomicamente sottili per qubit istantanei

I computer quantici si basano su qubit, che, a differenza degli 0 e 1 binari dei bit classici, possono trovarsi in più di uno stato contemporaneamente. È possibile crearli da ioni, elettroni o persino fotoni intrappolati. Per realizzare la comunicazione a lunga distanza, i qubit fissi devono interagire con i cosiddetti qubit volanti in un modo che non degradi le informazioni quantistiche che stanno trasportando. Finora, le interfacce ad alta efficienza si sono rivelate sfuggenti. Grazie al sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto QUIPATS sta sviluppando una serie di strumenti per la progettazione di interfacce ottiche quantistiche a base di semiconduttori atomicamente sottili, nello specifico dicalcogenuri di metalli di transizione. Questo approccio dovrebbe velocizzare i progressi nel calcolo quantistico e nella simulazione quantistica.

Obiettivo

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.

Parole chiave

Coordinatore

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

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Regione
Bayern Oberbayern München, Kreisfreie Stadt
Tipo di attività
Research Organisations
Collegamenti
Costo totale
€ 162 806,40