Projektbeschreibung
Galliumarsenid-Quantenpunkte könnten zur Nutzung von Photonen in der Quantenphysik beitragen
Ähnlich wie bei der Quanteninformatik, in der es schwierig war, über eine Handvoll Qubits hinauszukommen, haben auch Photonenplattformen zur Untersuchung von isolierten Quanteneigenschaften Schwierigkeiten, über Drei-Photon-Systeme hinauszukommen. Das EU-finanzierte Projekt PQART wird sich mit Galliumarsenid-Quantenpunkten (GaAs-Quantenpunkte) befassen. Bei Quantenpunkten handelt es sich in der Regel um Halbleiter-Nanokristalle. Im Gegensatz zu herkömmlichen Quantenpunkten sind GaAs-Quantenpunkten künstliche Atome, die keiner mechanischen Belastung ausgesetzt sind. Das bedeutet weniger Rauschen und ähnlichere optische Eigenschaften der Photonen – wichtige Voraussetzungen für eine skalierbare Plattform. PQART wird photonische Nanostrukturen verwenden, um GaAs-Quantenpunkte auf einem photonischen Chip zu verbinden und so skalierbare Experimente zu unterstützen, die zukünftige photonische Quantentechnologien inspirieren können.
Ziel
Photons are an excellent platform to explore fundamental quantum properties without disturbance from the environment. They are also advantageous for applied topics such as quantum communication and simulation. The prerequisite for exploiting photons in quantum science is producing and manipulating high-quality streams of entangled photons in a scalable setting. Yet, the progress on this front has been slow primarily due to shortcomings in material properties. So far, only small states involving three photons have been demonstrated, and the quest of generating two-dimensional entanglement is untouched.
In this project, I will address the scalability problem employing an emerging class of artificial atoms named gallium arsenide quantum dots (GaAs QDs). Contrary to standard QDs, GaAs QDs are free from mechanical strain. As a result, GaAs QDs have lower noise, and different GaAs QDs have similar optical properties; these are critical requirements for a scalable platform. We will use photonic nanostructures to flexibly interface GaAs QDs on a photonic chip. Such a scalable platform will be an invaluable contribution to photonic quantum technologies. As an immediate outcome, we will use this platform to deliver three novel goals:
1. Highly entangled states of photons with two-dimensional connectivity
2. First experimental studies on the interaction between photons in a strongly non-linear medium
3. Pave the way towards quantum memories based on the collective states of nuclei in a QD
These achievements will be enabling contributions to quantum technologies. Two-dimensional clusters of entangled photons are indispensable resources with immediate applications in quantum communication and will open new prospects for photonic quantum simulation. Additionally, studying the interaction between photons in a strongly nonlinear medium will enable us to build number-resolving photon detectors, and in the longer term, may enable emulating many-body quantum systems on our platform.
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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- NaturwissenschaftenChemiewissenschaftenanorganische ChemieNachübergangsmetalle
- NaturwissenschaftenNaturwissenschaftentheoretische PhysikTeilchenphysikPhotonen
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Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thema/Themen
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
(öffnet in neuem Fenster) ERC-2022-STG
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