Descrizione del progetto
Ottenere il controllo migliorando le interazioni elettrone-fotone con gli eccitoni
Le interazioni tra la materia e la luce sulla scala dei singoli atomi o degli elettroni e dei fotoni hanno aperto la porta a una maggiore comprensione dei fenomeni quantistici, nonché a un’abbondanza di applicazioni. Quando si tratta di elaborazione dell’informazione quantistica, l’interazione è indispensabile per il controllo, l’integrità e la distanza necessari al fine di disporre di un’autostrada del traffico dati ad alta efficienza. Tuttavia, l’interazione elettrone-fotone è più debole rispetto a quanto auspicato. Gli eccitoni, coppie di elettroni-lacune fortemente legati, interagiscono abbastanza intensamente con la luce. Il progetto SingExTr, finanziato dall’UE, sta sfruttando le proprietà uniche degli eccitoni nei transistor a singolo eccitone allo scopo di realizzare un trasporto eccitonico con le proprietà più adeguate per un’abbondanza di applicazioni.
Obiettivo
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.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Invito a presentare proposte
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MSCA-IF -Coordinatore
EH14 4AS Edinburgh
Regno Unito