Descrizione del progetto
Sondare la dinamica di reazione forte di fotoni ed elettroni sulla scala degli attosecondi
L’interazione tra luce e materia comprende una gamma sorprendente di fenomeni di fisica quantistica. Finanziato dal programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto SEPhIM si propone di accrescere ulteriormente la nostra comprensione di come i fotoni interagiscono con gli elettroni fondendo le competenze in fotonica integrata, microscopia elettronica a trasmissione ultraveloce e ottica quantistica. L’uso di microrisonatori integrati nel chip con un fattore di alta qualità dovrebbe migliorare la forza di accoppiamento tra gli elettroni liberi e i fotoni di cavità in un microscopio elettronico a trasmissione ultraveloce. Interazioni efficienti tra gli elettroni liberi e le cavità potrebbero anche permettere ai ricercatori di sintetizzare stati quantici di lunga durata e fortemente correlati. La microscopia ultraveloce dovrebbe anche permettere loro di visualizzare le dinamiche delle forme d’onda dei solitoni che si verificano a velocità di attosecondi.
Obiettivo
The main objective of the SEPhIM research action is the development and exploitation of strong electron-photon interactions with photonic-chip-based high-Q microresonators and photo-induced near-field electron microscopy (PINEM). This will be achieved using the ultra-high quality factor of integrated microresonators to enhance the coupling strength between free electrons and cavity photons in an ultrafast transmission electron microscope (UTEM). This project will bridge and separately advance the fields of integrated photonics, ultrafast electron microscopy, and quantum optics.
By performing UTEM-PINEM, a multidimensional imaging and spectroscopy of the microresonators are available. The enhanced electron-photon interaction, mediated by the high Q-factor of the microresonators, will lead to a strong phase modulation of free electrons, a wide spectral broadening of the electron energy, and the measurement of cavity-photon lifetime.
Moreover, using temporal dissipative solitons formed in the microresonators, time-gated electron-soliton interactions will also be investigated. Due to the strong spatiotemporal confinement of the soliton pulse, the electron-photon coupling will be further enhanced. Attosecond electron pulses in UTEM will enable time-domain electron microscopy of the soliton waveforms, while the concomitant generation of optical frequency combs will provide spectrally-resolved characterization of the electron-soliton interaction.
Furthermore, strong coupling between free electrons and cavity photons will enable quantum state synthesis and entanglement generation. As a proof-of-concept demonstration, we intend to perform all-optical non-demolition detection of free electrons. The electron-photon interaction will be used to herald and register transmitted electrons, thus suppressing shot-noise in the electron beam. This will improve the signal-to-noise ratio and reduce radiation damage in electron imaging and spectroscopy techniques.
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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- scienze naturaliscienze fisicheotticamicroscopiaelectron microscopy
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Invito a presentare proposte
(si apre in una nuova finestra) H2020-MSCA-IF-2020
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MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Coordinatore
1015 Lausanne
Svizzera