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Mesoscopic light-matter entanglement in hybrid solid-state networks

Descrizione del progetto

Simulazione della propagazione dell’entanglement luce-materia in reti ibride su larga scala

L’accoppiamento luce-materia sarà essenziale per la rivoluzione tecnologica quantistica, in cui i sistemi quantici ibridi con più gradi di libertà fisici verranno implementati attraverso l’optoelettronica quantistica. Con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto enQnet si prefigge di fornire strumenti teorici innovativi per la simulazione di più livelli nei computer e simulatori quantici, andando oltre la simulazione degli attuali sistemi di qubit a due livelli. Il progetto approfondirà un punto quantico accoppiato a due cavità e l’entanglement dei fotoni emessi da entrambe per poi estenderlo a più punti quantici collegati alle due cavità stesse. Infine, le grandi reti ibride saranno utilizzate allo scopo di studiare nuove descrizioni della propagazione dell’entanglement.

Obiettivo

Hybrid quantum systems couple together multiple distinct physical degrees of freedom. They are essential to the quantum technological revolution as, for instance, the light-matter coupling provides a way to transfer information from electronic to optical systems or vice versa. They also allow studying fundamental physics of quantum information.

I propose a theoretical project involving hybrid quantum networks consisting of coupled photonic and electronic systems. It will lead to a state-of-the-art blueprint for a quantum simulator and a set of new tools for understanding quantum mechanical entanglement in practice.

Currently, there are efforts to build quantum computers and simulators. These systems are often based on superconducting circuits or trapped ions with one type of a system: a qubit which is a two-level system. However, simulating modes with multiple levels, optical or vibrational systems for example, is inefficient with qubits. This project aims to provide novel theoretical tools for a hybrid quantum network that would fare better because it already contains optical modes. The theoretical tools developed combine condensed matter physics and quantum optics including phase-space methods.

I tackle the scientific objective in the following way: First, I focus on specific light-matter interactions of quantum dots and microwave cavities. I look into the smallest possible network of a quantum dot coupled to two cavities. In this simple network, I characterize the non-classical and non-local correlations of the two cavities, their entanglement, by studying the cross-correlations of the photons emitted by the cavities. Second, I expand the network by connecting quantum dots to the two cavities. This allows seeing the propagation of entanglement from the cavities to the terminating quantum dots. Finally, I extend the investigations to large hybrid networks which I will use for quantum simulation and to find new effective descriptions of entanglement propagation.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2023-PF-01

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Coordinatore

LUNDS UNIVERSITET
Contributo netto dell'UE
€ 222 727,68
Indirizzo
Paradisgatan 5c
22100 Lund
Svezia
Regione
Södra Sverige Sydsverige Skåne län
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato