Description du projet
Maîtriser le spin: améliorer les interactions électron-photon avec des excitons
Les interactions entre la matière et la lumière à l’échelle d’un atome unique ou d’un électron et d’un photon ont ouvert la voie à une meilleure compréhension des phénomènes quantiques ainsi qu’à une multitude d’applications. En ce qui concerne le traitement de l’information quantique, l’interaction est indispensable au contrôle, à l’intégrité et à la distance requis pour une autoroute de trafic de données extrêmement performante. Toutefois, l’interaction électron-photon est plus faible que souhaité. Les excitons, des paires électron-trou fortement liées, interagissent assez fortement avec la lumière. Le projet SingExTr, financé par l’UE, exploite les propriétés uniques des excitons dans des transistors à exciton unique pour un transport excitonique présentant les propriétés idoines pour un grand nombre d’applications.
Objectif
The spin degree of freedom of an electron captures the essence of quantum mechanics. Via a phenomenon called Coulomb blockade, electrons can be loaded one-by-one into a microscopic device, and their spin can be probed by electrical or optical readouts, satisfying some criteria to construct a quantum processor.
Unfortunately, electrons interact indirectly with light (photons), essential for ultra-fast coherent control and to communicate the quantum information over long distances. Conversely, an exciton – a quasiparticle consisting of a strongly bound electron-hole pair in a semiconductor – interacts with light very strongly. With the emergence of atomically thin semiconductors which have exciton binding energies and Coulomb interactions ~ 100x larger than traditional semiconductors such as GaAs, it is possible to engineer a single exciton transistor. In this fellowship, I propose to pursue excitonic transport and controlled electrostatic trapping of single excitons. To realize such devices, I will stack atom-thick flakes together to form 2D heterostructures which allow separation of the electron and hole into different layers, creating an interlayer exciton which has a long lifetime, a large permanent dipole, and convenient energy scales. The interlayer excitons can strongly interact with each other, providing the repulsion energy to realize excitonic Coulomb blockade. Success in this endeavor opens a path to realizing novel sources of single photons, entangled photons, and efficient spin-photon interfaces.
This Fellowship will offer me the opportunity to acquire new skills regarding magneto-optical spectroscopy, quantum optics, transport device design and fabrication. It builds on my PhD project, where I focused on intralayer excitons in 2D materials and heterostructure fabrication. This project exploits my strong background in material/device preparation and marries it with quantum optics, which is the expertise of host group.
Champ scientifique (EuroSciVoc)
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN. Voir: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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- ingénierie et technologienanotechnologienanomatériauxnanostructures bidimensionnelles
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Mots‑clés
Programme(s)
Appel à propositions
(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) H2020-MSCA-IF-2020
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MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Coordinateur
EH14 4AS Edinburgh
Royaume-Uni