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Gravitational interferometry with entangled states in optical fibers

Description du projet

Des expériences explorent l’interface entre la physique quantique et la relativité générale

La physique moderne repose sur deux cadres théoriques qui ont fait leurs preuves mais qui sont conceptuellement différents: la théorie quantique des champs, qui décrit les particules et leurs interactions, et la relativité générale, qui explique la gravité comme étant la courbure de l’espace-temps. Malgré des décennies d’efforts, une description unifiée reste difficile à obtenir, en partie parce que les effets gravitationnels sur les systèmes quantiques sont extrêmement faibles et difficiles à observer. Le projet GRAVITES, financé par le CER, vise à étudier comment les états quantiques intriqués de la lumière, une caractéristique fondamentale de la théorie quantique, interagissent avec la gravité. L’équipe mettra au point un interféromètre à fibre optique à grande échelle conçu pour étudier la façon dont les photons simples et enchevêtrés réagissent au champ gravitationnel de la Terre. Cette nouvelle plateforme expérimentale pourrait ouvrir de nouvelles voies pour explorer la relation entre la gravité et la physique quantique.

Objectif

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.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC-SYG - HORIZON ERC Synergy Grants

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2022-SYG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

UNIVERSITAT WIEN
Contribution nette de l'UE
€ 4 337 782,50
Coût total
€ 4 337 782,50

Bénéficiaires (4)