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Quantum Microwave Detection with Diamond Spins

Descrizione del progetto

Aumento dell’efficienza e della velocità dei sensori a microonde

La tecnologia a microonde è utilizzata in un’ampia gamma di settori scientifici e tecnologici, tra cui le telecomunicazioni, l’astronomia, il controllo della navigazione e del traffico aereo, nonché la diagnostica medica. Il progetto QuMicro, finanziato dall’UE, prevede di sviluppare sensori ultrasensibili in grado di rilevare le microonde con una sensibilità senza precedenti. La nuova piattaforma per la rilevazione di segnali a microonde a temperatura ambiente utilizzerà i centri di azoto vacante nel diamante. Se i ricercatori riusciranno nel loro intento, il sensore proposto sarà in grado di misurare la frequenza, l’ampiezza e la fase dei campi a microonde su scale temporali estremamente rapide. Il sistema di QuMicro potrebbe attirare l’attenzione come tecnologia abilitante per la commercializzazione di tecnologie di prossima generazione, compresi i computer quantistici.

Obiettivo

Microwave detection is one of the most widely spread technologies in our society, spanning across areas as diverse as telecommunications, computers, radio-astronomy, navigation and air traffic control, spectroscopy, and medical diagnostics. In this proposal we address emerging and advanced MW applications that start from the same basis – a need for ultrasensitive detection with a high spectral resolution, and, in addition, requesting portable integrated instruments. Emerging quantum technology devices acting as sensors can lead to a major breakthrough in the application field through high sensitivity and frequency resolution. In QuMicro, we propose to develop a quantum technology for the next generation of microwave detection devices, surpassing the capabilities of all currently available methods .The devices will enable the rapid measurement of the frequency, amplitude, and phase of microwave fields. We will achieve extremely fast (nanosecond-scale) transient detection, a broad detection range spanning tens of gigahertz, and parts-per-million frequency resolution with ultrahigh sensitivity. The QuMicro system is based on a novel detection scheme and on the pioneering innovation concept of photoelectrically detected magnetic resonance with nitrogen-vacancy colour centre qubits in diamond, as a highly performant platform for microwave signal detection at room temperature. We will start our developments from a theoretical framework for quantum microwave sensing protocols and devices, and leveraging schemes based on many-body quantum correlations, implemented in QuMicro engineered devices.To achieve these goals, QuMicro will connect with scientists and engineers across a broad range of topics. The photoelectrical readout guarantees compatibility with scalable semiconductor electronics, providing a direct outlook towards commercial applications and a science-to-technology leap for microwave sensors with unrivalled performance.

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-EIC - HORIZON EIC Grants

Coordinatore

INTERUNIVERSITAIR MICRO-ELECTRONICA CENTRUM
Contribution nette de l'UE
€ 684 795,00
Indirizzo
KAPELDREEF 75
3001 Leuven
Belgio

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Regione
Vlaams Gewest Prov. Vlaams-Brabant Arr. Leuven
Tipo di attività
Research Organisations
Collegamenti
Costo totale
€ 684 795,00

Partecipanti (5)