Projektbeschreibung
Vom Quantenfluid des Lichts zum photonischen Mott-Isolator
Im Jahr 2002 bot der beobachtete Phasenübergang vom Suprafluid zum Mott-Isolator in ultrakalten atomaren Quantengasen Anlass zur experimentellen Quantensimulation. Die Fortschritte der Quantenoptik beim Nachweis von Quantenfluktuationen und -verschränkung können jedoch nicht genutzt werden. Das bahnbrechende ERC-finanzierte Projekt MISTiQ-Light wird einen möglichen Übergang von Suprafluidität zu einem Mott-Isolator in stark wechselwirkenden Photonen untersuchen. Durch innovative experimentelle Manipulationen werden Bedingungen geschaffen, unter denen sich Photonen wie ein Quantenfluid aus Licht verhalten. Das Ziel besteht darin, denselben Phasenübergang wie in ultrakalten atomaren Gasen zu erreichen, bei dem ein Vielteilchenzustand des Lichts entsteht. Der photonische Mott-Isolator wird die Erforschung von Quanteneffekten gestatten und Probleme der Skalierbarkeit in der photonischen Quantentechnologie lösen.
Ziel
Photons are great carriers of information but they usually don’t interact with one another. Atoms interact but are hard to manipulate and do not benefit from the toolbox of quantum optics for detecting quantum fluctuations and entanglement.
Many approaches have been proposed to marry these two systems for quantum simulation of condensed matter with strongly interacting photons, but to date, the realization of large-scale synthetic materials made of optical photons is still missing.
My project targets this exciting goal, namely the creation of synthetic photonic matter. It relies on the original approach of engineering a quantum phase transition in a fluid of light.
Specifically, I will investigate the superfluid to Mott insulator transition for light propagating in a dense cold atomic cloud. Photons will acquire an effective mass due to the paraxial approximation and I will generate and tune the strong photon-photon interactions via a giant Kerr non-linearity induced by manipulating atomic coherences. In this regime, photons will behave as a quantum fluid of light and follow an evolution similar to ultracold atomic quantum gases.
My original hypothesis is that a fluid of light should undergo the same phase transition, driven by quantum fluctuations, as quantum gases do, and that a many-body state of light will emerge from this transition.
At the fundamental level, a Mott insulator state of light allows for exploring truly quantum effects such as the emergence of analogue of phase transition in non-equilibrium systems, the presence of quantum depletion and pre-thermal states and the entanglement dynamics in many-body systems.
On the applied side, a photonic Mott insulator is a giant source of single photons (or any Fock state) with potentially several hundreds of lattice sites delivering tunable photon number-states in parallel. It will be a game changer for scalability issues in photonics quantum technologies.
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: Das European Science Vocabulary.
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Programm/Programme
Mehrjährige Finanzierungsprogramme, in denen die Prioritäten der EU für Forschung und Innovation festgelegt sind.
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HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC)
HAUPTPROGRAMM
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Thema/Themen
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
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Finanzierungsplan
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants
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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.
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(öffnet in neuem Fenster) ERC-2022-COG
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Finanzieller Nettobeitrag der EU. Der Geldbetrag, den der Beteiligte erhält, abzüglich des EU-Beitrags an mit ihm verbundene Dritte. Berücksichtigt die Aufteilung des EU-Finanzbeitrags zwischen den direkten Begünstigten des Projekts und anderen Arten von Beteiligten, wie z. B. Dritten.
75006 Paris
Frankreich
Die Gesamtkosten, die dieser Organisation durch die Beteiligung am Projekt entstanden sind, einschließlich der direkten und indirekten Kosten. Dieser Betrag ist Teil des Gesamtbudgets des Projekts.