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Gravitational interferometry with entangled states in optical fibers

Projektbeschreibung

Experimente an Schnittstelle zwischen Quantenphysik und allgemeiner Relativitätstheorie

Die moderne Physik beruht auf zwei äußerst erfolgreichen, aber konzeptionell unterschiedlichen Rahmenwerken: der Quantenfeldtheorie, die Teilchen und ihre Wechselwirkungen beschreibt, und der allgemeinen Relativitätstheorie, in der die Schwerkraft als Krümmung der Raumzeit erklärt wird. Ungeachtet jahrzehntelanger Bemühungen ist eine einheitliche Beschreibung immer noch kaum realisierbar, zum Teil deshalb, weil Gravitationseffekte bei Quantensystemen extrem schwach und schwer zu beobachten sind. Das Ziel des ERC-finanzierten Projekts GRAVITES besteht darin zu prüfen, wie verschränkte Quantenzustände des Lichts, ein Schlüsselmerkmal der Quantentheorie, mit der Schwerkraft in Wechselwirkung treten. Das Team wird ein großräumiges Interferometer auf Glasfaserbasis entwickeln, um zu messen, wie einzelne und verschränkte Photonen auf das Gravitationsfeld der Erde reagieren. Diese neuartige experimentelle Plattform könnte neue Wege zur Erkundung der Beziehung zwischen Schwerkraft und Quantenphysik eröffnen.

Ziel

The four known interactions that occur in nature can be described either by Einstein's general relativity or by quantum field theory. Over the last decades physicists have tried to put these two pillars of modern physics on a common foundation. In doing so, they have been limited by a lack of experiments at the interface of these two frameworks. Both theories have been independently verified with astonishing precision, but all verifications to date have come without drawing on concepts from the other theory.
The goal of GRAVITES is to perform experiments at the interface of quantum physics and general relativity. For the first time, we will measure gravitational properties of single and entangled photons in the background of Einstein’s gravity. To this end, GRAVITES aims to combine four complementary disciplines: quantum photonics and precision interferometry guided by expertise in general relativity and quantum field theory. The synergy among the research groups will realize a large-scale fiber interferometer with unprecedented precision.
Since the sensitivity of GRAVITES’s apparatus must exceed present large-scale fiber-based quantum interferometers by orders of magnitude, the two experimental teams must combine cutting-edge technologies in their respective fields for advancing single-photon interferometry. These developments are also of direct relevance for many other applications such as quantum metrology and quantum sensing. In parallel, the theory teams will investigate the combined effects of gravitation and field quantization in dielectric waveguides.
With this united effort GRAVITES is in the position to explore new physics that determines the gravitational properties of quantum superposition and quantum entanglement. This will allow us to create a unique experimental platform for probing how gravity interacts with the quantum world.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-ERC-SYG - HORIZON ERC Synergy Grants

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) ERC-2022-SYG

Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigen

Gastgebende Einrichtung

UNIVERSITAT WIEN
Netto-EU-Beitrag
€ 4 337 782,50
Adresse
UNIVERSITATSRING 1
1010 Wien
Österreich
Region
Ostösterreich Wien Wien
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
€ 4 337 782,50

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