Projektbeschreibung
Neue Möglichkeiten der Quantenlichtsteuerung
Die Nutzung von Licht im kleinsten Maßstab ist für die Entwicklung besserer Kommunikationssysteme, Quantencomputer und hochpräziser Sensoren unerlässlich. Nanophotonische Strukturen können Licht einfangen und steuern und erlauben so starke Wechselwirkungen zwischen Licht und Materie, selbst bei Raumtemperatur. Die derzeitigen Methoden sind jedoch mit zwei großen Hindernissen konfrontiert: Sie müssen strenge Regeln für die Energieerhaltung einhalten und die Ausbreitung des Lichts in beide Richtungen gestatten. Die Überwindung dieser Beschränkungen könnte zu neuen Arten von Quantenvorrichtungen führen, die auf bisher unbekannte Weise funktionieren. Daher lautet das Ziel des ERC-finanzierten Projekts TIMELIGHT, zeitmodulierte Werkstoffe zu verwenden, deren optische Eigenschaften sich unter externer Kontrolle dynamisch verändern. Dadurch würde eine stärkere Kontrolle über die Lichtemission, die Abstrahlung freier Elektronen und die Erzeugung von Photonen möglich. Im Erfolgsfall könnte TIMELIGHT den Weg für künftige Quantentechnologien bereiten.
Ziel
Controlling light and its interaction with matter at the nanoscale is one of the major aims of current Science with applications ranging from energy-efficient photonic-based communications, quantum information processing, or high precision sensors. Owing to the hybrid light-matter modes supported by nanophotonic structures, from THz and IR polaritons in 2D materials to optical plasmonic resonances, nanophotonics offers an ideal platform for an exquisite control of light-matter interactions even at room temperature. Light concentrated at the nanoscale is a natural playground for quantum electro-dynamical (QED) processes, whereby light-matter interactions reveal their quantum nature.
However, conventional approaches to nanophotonics-based QED are limited by two fundamental principles: energy conservation and reciprocity. Overcoming these limitations would enable non-photon conserving devices and one-way channels, opening the door to a compact route to quantum photonic circuits. TIMELIGHT proposes the use of time-modulated media, whose optical parameters (e.g. permittivity) are dynamically modulated by an external actuation, to realise fundamentally new non-Hermitian and non-reciprocal QED effects. This theoretical project roots in recent experimental advances that have shown unprecedentedly large and fast modulations of nanophotonic structures.
TIMELIGHT will deliver advances in the following areas: (1) tuning of spontaneous emission and collective interactions of quantum emitters, (2) new forms of free electron radiation, (3) novel mechanisms for enhancing spontaneous photon generation, and (4) synthetic-motion based fluctuation-induced forces. TIMELIGHT will open the door to time-varying nanophotonics as a new paradigm to tailoring light-matter interactions at room temperature with non-Hermitian and non-reciprocal effects. This will shed light in the understanding of fundamental QED processes and ultimately be of interest to quantum photonic 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: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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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-2023-STG
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