Descrizione del progetto
Dicalcogenuri dei metalli di transizione: un percorso verso i circuiti ottici quantistici integrati su chip
La computazione quantistica velocizzerà la risoluzione di problemi estremamente complessi, per la quale i computer classici potrebbero impiegare anni, consentendo calcoli non possibili in precedenza. La computazione quantistica ottica codifica qubit su singoli fotoni emessi da sorgenti a singolo fotone. Affinché sia possibile produrre fotoni indistinguibili che siano in grado di emettere luce in modo naturale a lunghezze d’onda leggermente diverse, è necessario occuparsi del controllo attivo di queste sorgenti. Inoltre, le piattaforme di materiali convenzionali rendono complessa l’integrazione di sorgenti a singolo fotone, guide d’onda e rilevatori su un unico chip. Il progetto TuneTMD, finanziato dal CER, sfrutterà dicalcogenuri dei metalli di transizione nano-ingegnerizzati e multistrato per fabbricare nuovi rilevatori, partitori di fascio, sorgenti a singolo fotone e guide d’onda, semplificando l’integrazione e consentendo la realizzazione di circuiti ottici quantistici integrati su chip.
Obiettivo
In optical quantum computing, qubits are encoded on single indistinguishable photons emitted by single-photon sources (SPSs). The computation is carried out by interfering single photons and by measuring the output using single-photon detectors. A scalable optical quantum computer requires many individual SPSs emitting indistinguishable single photons, however, different SPSs emit light at slightly different wavelengths due to fabrication imperfections. This issue can be resolved by implementing an active control for each SPS to ensure generation of completely identical photons. Despite recent progress, active control of individual SPSs still remains one of the biggest challenges in future quantum technologies. Moreover, the vision of constructing an on-chip platform by integrating SPSs, waveguides, and detectors into a single planar chip is challenging due to the complicated integration of the conventional material platforms.
The TuneTMD project aims at developing a tunable on-chip integrated optical circuit using fully nanoengineered mono- and multilayer transition metal dichalcogenides (TMDs), and performing Hong-Ou-Mandel experiments on-chip. I hypothesize that unique optical and physical properties of multilayer TMDs such as high refractive index, low loss at telecom range, active tuning capability, and easy integration between different types of TMDs, combined with optimized nanopatterning techniques make nanoengineered TMDs the ideal semiconductor platform to build tunable, on-chip, fully integrated quantum optical circuits. I will exploit my expertise in nanophotonics and 2D materials to fabricate novel TMD photonic devices, e.g. SPS, waveguide, beamsplitter, and detector. Then I will integrate them on a chip to construct fully integrated quantum optical circuits. Finally, to demonstrate the ground-breaking nature of the proposed platform, I will perform a Hong-Ou-Mandel experiment with two tunable sources.
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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Parole chiave
Programma(i)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Argomento(i)
Invito a presentare proposte
(si apre in una nuova finestra) ERC-2022-STG
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HORIZON-ERC -Istituzione ospitante
2800 Kongens Lyngby
Danimarca