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A cold-atom photonic-crystal-waveguide interface for efficient quantum operations in single pass

Description du projet

Améliorer les interactions de la lumière avec les ensembles atomiques

Les opérations déterministes non linéaires entre photons uniques sont au cœur de nombreux protocoles d’information quantique. Ces opérations impliquent de fortes interactions entre les photons et les émetteurs quantiques. Financé par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet SinglePass a pour objectif de développer une nouvelle plateforme destinée à implémenter de telles opérations en couplant fortement un photon avec des ensembles atomiques en un seul passage, c’est-à-dire sans l’utilisation d’une cavité optique. Basée sur une géométrie et des matériaux prometteurs en cristal photonique, cette plateforme offrira des facteurs de qualité et une évolutivité supérieurs à ceux des implémentations en espace libre, ainsi que des fonctionnalités adaptées impossibles à réaliser dans les interfaces physiques actuelles.

Objectif

Deterministic nonlinear operations between single photons that are at the heart of numerous quantum information protocols require strong interactions between photons and quantum emitters. By combining cold atoms and slow-mode photonic-crystal waveguides, the goal of this project is to develop a novel platform to implement such operations by strongly coupling a photon with atomic ensembles in single pass, that is without the use of an optical cavity. Transverse optical confinement and slow group velocity are the key ingredients in this novel waveguide-QED approach, with applications in integrated quantum technologies, quantum non-linear optics and state engineering. This platform, based on a new and promising combination of photonic-crystal geometry (W1) and material (GaInP) will not only provide superior figures of merit and scalability than in free-space implementations, but also tailored functionalities not achievable in current physical interfaces. This project uniquely combines atomic physics, quantum optics and nanophotonics and will ideally prepare the applicant for a future career as an independent research group leader.

Coordinateur

SORBONNE UNIVERSITE
Contribution nette de l'UE
€ 184 707,84
Adresse
21 RUE DE L'ECOLE DE MEDECINE
75006 Paris
France

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Région
Ile-de-France Ile-de-France Paris
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
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Coût total
€ 184 707,84