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Sensing and Quantum Engineering with Magnetically Functionalized Ultracoherent Mechanical Resonators

Descrizione del progetto

Sovrapposizione di stati di moto attraverso un sistema ibrido di oscillatori atomici-nanomeccanici

Gli oscillatori nanomeccanici sono eccellenti sensori dotati di una massa ridotta, che li rende molto sensibili a piccole perturbazioni, e della capacità di perdere pochissima energia nell’ambiente (misurata dal fattore di qualità). I nuovi risonatori nanomeccanici «sollecitati» sono caratterizzati da fattori di qualità ineguagliabili a temperatura ambiente e di sensibilità alla forza limitata termicamente; tuttavia, i loro materiali dielettrici interagiscono in maniera minima con gli obiettivi di rilevamento e altri sistemi quantistici. Il progetto SEQUENCE, finanziato dal CER, si prefigge di funzionalizzare gli oscillatori nanomeccanici sollecitati con nanomagneti, consentendo il rilevamento degli spin di singoli protoni. Tali oscillatori saranno quindi accoppiati in modo coerente a un singolo atomo tramite la tecnologia delle pinzette ottiche, con l’obiettivo di generare stati quantistici di moto. I dispositivi possono inoltre essere sfruttati in sensori di forza on-chip per una caratterizzazione senza precedenti di biomolecole e dispositivi quantistici.

Obiettivo

Strained nanomechanical resonators have record-high quality factors at room temperature and state-of-the-art thermal-limited force sensitivities. However, they are typically made of dielectric materials that do not interact strongly with neither sensing targets nor other quantum systems. I propose to functionalize ultracoherent mechanical resonators with a nanomagnet to unleash their potential both for nanoscale magnetic sensing and the creation of hybrid quantum systems. The force sensitivity of the best strained nanomechanical resonators allows sensing of single proton spins when functionalized with a nanomagnet, providing new ways to characterize quantum devices and to investigate the three-dimensional structure of complex molecules such as proteins.

Direct coupling of mechanical resonators and a single two-level system is a challenging but attractive route to synthesis of arbitrary quantum motional states in mechanical resonators. The low frequency of strained nanomechanical resonators has made this type of interaction elusive, but recent progress makes it conceivable to coherently couple a single atom and mechanical motion by direct magnetic coupling. I will leverage optical tweezer technology to directly couple the internal quantum states of a single atom to the motion of an ultracoherent mechanical resonator and exploit this interaction to generate quantum states of motion.

By combining integrated photonics with ultracoherent nanomechanical resonators, SEQUENCE will develop unprecedently sensitive on-chip force sensors that can be used for characterization of biomolecules and quantum devices. The hybrid atom-mechanical system will realize a new interaction between single quantum systems and mechanical resonators which can be used in tests of fundamental physics, quantum sensing and quantum information processing.

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.
La classificazione di questo progetto è stata convalidata dal team del progetto.

Parole chiave

Parole chiave del progetto, indicate dal coordinatore del progetto. Da non confondere con la tassonomia EuroSciVoc (campo scientifico).

Programma(i)

Programmi di finanziamento pluriennali che definiscono le priorità dell’UE in materia di ricerca e innovazione.

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.

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.

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito di questo schema di finanziamento

Invito a presentare proposte

Procedura per invitare i candidati a presentare proposte di progetti, con l’obiettivo di ricevere finanziamenti dall’UE.

(si apre in una nuova finestra) ERC-2023-STG

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito del bando

Istituzione ospitante

CHALMERS TEKNISKA HOGSKOLA AB
Contributo netto dell'UE

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.

€ 2 493 599,00
Indirizzo
-
412 96 GOTEBORG
Svezia

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Regione
Södra Sverige Västsverige Västra Götalands län
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale

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.

€ 2 493 599,00

Beneficiari (1)

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