Projektbeschreibung
Vielversprechende Zukunft für Silizium in der Quantentechnologie
Ähnlich wie Kristalle, die von Natur aus Unvollkommenheiten aufweisen, besitzt auch Silizium viele Punktdefekte. Jüngste Forschungsergebnisse haben gezeigt, dass diese fluoreszierenden Punktdefekte optisch isolierbar sind und im Nahinfrarot und in Telekommunikationsbändern mit minimalen Verlusten in optischen Fasern emittieren können. Das EU-finanzierte Projekt SILEQS zielt darauf ab, diese optisch aktiven Defekte zu steuern und vielversprechende Kandidaten für den Einsatz in Quantencomputern zu entwickeln, indem die Vorteile von elektrischen und photonischen Qubits kombiniert werden. Die Forschungsgruppe wird versuchen, zum ersten Mal nicht unterscheidbare Einzelphotonenemissionen einzelner Defekte in Silizium und die Steuerung von deren Spin-Freiheitsgrad nachzuweisen. Die Ergebnisse des Projekts werden den Weg für Fortschritte in der integrierten Quantenphotonik, in groß angelegten Quantennetzwerken sowie in hybriden Quantensystemen in Festkörpern ebnen.
Ziel
Leveraging the success of the microelectronics and integrated photonics industries, silicon is one of the most promising platforms for developing large-scale quantum technologies. Quantum chips already available in silicon rely on either long-lived electrical qubits based on individual quantum dots or single donors, or on photonic qubits probabilistically generated by non-linear optical processes. Another type of quantum system could combine the advantages of both former qubits by featuring at the same time a stationary qubit with long coherence times and an optical interface adapted to long-distance exchange of quantum information. However, such a qubit that would be associated to optically-active spin defects is still to be demonstrated in silicon. This is the challenging objective of the current project.
The starting point of the SILEQS project is the recent discovery that silicon hosts many fluorescent point defects that can be optically isolated at single scale, and furthermore emit at the near-infrared range and telecom bands associated with minimal losses in optical fibers. This project aims to demonstrate for the first time in silicon (1) the indistinguishable single-photon emission from individual defects and (2) the control over their spin degrees of freedom to create multi-spin quantum registers coupled to single photons. Such achievements would open the door to developing silicon-integrated deterministic sources of photonic qubits and spin qubits interfaced with light for long-distance quantum communications in a platform adapted to large-scale nanofabrication and integration. Considering the advanced nanotechnology based on silicon, the SILEQS project could have significant impact in quantum technologies, including quantum integrated photonics, large-scale quantum networks and solid-state hybrid quantum systems.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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