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Photon-Atom Non-linearities and Deterministic Applications via arrays

Descrizione del progetto

Un nuovo metodo per realizzare interazioni efficienti tra i fotoni

I fotoni dispongono delle potenzialità per consentire di realizzare la computazione quantistica scalabile grazie alla loro capacità di trasmettere a bassa perdita su lunghe distanze, di effettuare la multiplazione di informazioni quantiche e di operare in ambienti standard. Queste particelle, tuttavia, non interagiscono facilmente tra loro, il che pone una sfida per quanto riguarda l’elaborazione dell’informazione quantica. Per risolvere questo problema, il progetto PANDA, finanziato dall’UE, progetterà una serie di atomi neutri di stronzio con una distanza inferiore alla lunghezza d’onda, in modo da rendere possibili interazioni deterministiche e senza perdite tra i fotoni. Questa configurazione, combinata con un’efficiente gestione dei singoli fotoni, consentirà di effettuare potenti operazioni non lineari con diverse applicazioni di elaborazione dell’informazione quantica. I ricercatori intendono applicare la piattaforma proposta per l’elaborazione dell’informazione quantica a variabile continua e discreta.

Obiettivo

The quantum properties of photons -- allowing low-loss long-distance transmission, multiplexing large amounts of quantum information into a single channel, and operations in standard, room-temperature settings -- yield great promise for scalable quantum computing (QC). However, low interaction is their great weakness for quantum information processing (QIP), as quantum circuits require photon-photon interactions. To date, two-photon interactions have only been facilitated either probabilistically with low efficiency or between individual photons via intermediaries with errors much too large for practical QIP. PANDA has an ambitious core goal of building the foundation for a photonic quantum computer: an array of neutral strontium atoms with subwavelength spacing carefully designed to harness collective effects to implement lossless, deterministic photon-photon interactions. Combined with novel high-efficiency single-photon handling, we will construct a powerful platform for strong, efficient, controllable non-linear operations with many QIP applications. These include deterministic two-photon quantum gates with unprecedented efficiency and repeat rates. We will especially apply our platform to continuous-variable (CV) QIP, particularly Measurement-Based QC, which fully utilizes quantum light field advantages, but has been hindered by the lack of deterministic non-Gaussian photon state generation and is not addressed in the Quantum Flagship. Using our platform for deterministic photon subtraction will address this and, with a CV theory roadmap we will develop, pave the way for photonic QC. Our two-photon gates will also be applicable to Discrete-Variable QIP, placing PANDA in a complementary position to many possible portfolio projects. PANDA incorporates world-class experimentalists and theorists from leading research groups and SMEs with the expertise required to develop core technology that will both yield marketable IPR and fulfill our ambitious objectives.

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-EIC - HORIZON EIC Grants

Coordinatore

SORBONNE UNIVERSITE
Contribution nette de l'UE
€ 654 083,75
Indirizzo
21 RUE DE L'ECOLE DE MEDECINE
75006 Paris
Francia

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Regione
Ile-de-France Ile-de-France Paris
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 654 083,75

Partecipanti (4)