Descrizione del progetto
Dal fluido quantistico della luce all’isolante fotonico di Mott
Nel 2002, la transizione di fase osservata dal superfluido all’isolante di Mott nei gas quantistici atomici ultra-freddi ha dato origine alla simulazione quantistica sperimentale. Tuttavia, non è possibile applicare i progressi dell’ottica quantistica per rilevare le fluttuazioni quantistiche e la correlazione. Il progetto pionieristico MISTiQ-Light, finanziato dal CER, studierà una potenziale transizione dalla superfluidità a un isolante di Mott in fotoni fortemente interagenti. Una manipolazione sperimentale innovativa creerà condizioni in cui i fotoni si comportano come un fluido quantistico di luce. L’obiettivo è ottenere la stessa transizione di fase che si verifica nei gas atomici ultra-freddi, con l’emergere di uno stato di luce a molti corpi. L’isolante fotonico Mott consentirà di esplorare gli effetti quantistici e di affrontare i problemi di scalabilità delle tecnologie fotoniche quantistiche.
Obiettivo
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.
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.: Il Vocabolario Scientifico Europeo.
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Programma(i)
Programmi di finanziamento pluriennali che definiscono le priorità dell’UE in materia di ricerca e innovazione.
Programmi di finanziamento pluriennali che definiscono le priorità dell’UE in materia di ricerca e innovazione.
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HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC)
PROGRAMMA PRINCIPALE
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Argomento(i)
Gli inviti a presentare proposte sono suddivisi per argomenti. Un argomento definisce un’area o un tema specifico per il quale i candidati possono presentare proposte. La descrizione di un argomento comprende il suo ambito specifico e l’impatto previsto del progetto finanziato.
Gli inviti a presentare proposte sono suddivisi per argomenti. Un argomento definisce un’area o un tema specifico per il quale i candidati possono presentare proposte. La descrizione di un argomento comprende il suo ambito specifico e l’impatto previsto del progetto finanziato.
Meccanismo di finanziamento
Meccanismo di finanziamento (o «Tipo di azione») all’interno di un programma con caratteristiche comuni. Specifica: l’ambito di ciò che viene finanziato; il tasso di rimborso; i criteri di valutazione specifici per qualificarsi per il finanziamento; l’uso di forme semplificate di costi come gli importi forfettari.
Meccanismo di finanziamento (o «Tipo di azione») all’interno di un programma con caratteristiche comuni. Specifica: l’ambito di ciò che viene finanziato; il tasso di rimborso; i criteri di valutazione specifici per qualificarsi per il finanziamento; l’uso di forme semplificate di costi come gli importi forfettari.
HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants
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Invito a presentare proposte
Procedura per invitare i candidati a presentare proposte di progetti, con l’obiettivo di ricevere finanziamenti dall’UE.
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(si apre in una nuova finestra) ERC-2022-COG
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Contributo finanziario netto dell’UE. La somma di denaro che il partecipante riceve, decurtata dal contributo dell’UE alla terza parte collegata. Tiene conto della distribuzione del contributo finanziario dell’UE tra i beneficiari diretti del progetto e altri tipi di partecipanti, come i partecipanti terzi.
75006 PARIS
Francia
I costi totali sostenuti dall’organizzazione per partecipare al progetto, compresi i costi diretti e indiretti. Questo importo è un sottoinsieme del bilancio complessivo del progetto.