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More Is Different: Addressing Subradiance Generation in Ordered Linear Dysprosium arrays

Description du projet

Contrôle de la sous-radiance dans les réseaux atomiques

Comment la lumière interagit-elle avec la matière au niveau quantique? La réponse est essentielle pour exploiter le potentiel des technologies quantiques. Bien que le comportement des atomes individuels soit bien compris, il devient complexe lorsque de nombreux atomes interagissent. Un effet collectif est la sous-radiance, qui se produit lorsque les atomes piègent collectivement la lumière plutôt que de l’émettre. Ce phénomène pourrait être utile pour stocker des informations quantiques. Avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet MIDAS GOLD explore comment générer et contrôler des états sous-radiants dans des réseaux soigneusement disposés d’atomes de dysprosium. En travaillant à l’échelle de l’atome unique, l’équipe vise à approfondir la compréhension de ces états quantiques complexes et à jeter les bases de nouvelles avancées dans les technologies quantiques basées sur la lumière.

Objectif

Understanding the light-matter interaction at the quantum level is crucial for numerous applications ranging from quantum metrology to quantum computing and quantum communication. While the interaction of light with a single quantum emitter is well understood, an ensemble of many emitters coupled by a resonant probe is a complex open quantum many-body system. The collective spontaneous emission can be substantially enhanced (superradiance) or suppressed (subradiance), compared to the single emitter case. Subradiant states are particularly intriguing because they constitute an effective storage medium for light, hence for quantum information, and have been indeed proposed as useful tools for quantum communication protocols. Nevertheless, the experimental study of subradiance has been restricted to a few works, in which at most a few percent of the excitations were stored in subradiant modes, resulting in small amplitude signals.

The MIDAS GOLD project aims to address the generation of subradiant states in ordered arrays of atoms, with a control at the single-atom level. The action will take place in a running, state-of-the-art experimental system producing ordered arrays of dysprosium atoms in optical tweezers. First, we will implement an original and innovative protocol to controllably generate subradiant states with 2 atoms confined in the same optical tweezer, a first proof of principle demonstration of a bottom-up approach to subradiance. Then, we will prepare arrays of many atoms with subwavelength separations by building an accordion optical lattice, and we will explore protocols to control the storage and release of excitations in subradiant modes of the array. The accomplishment of MIDAS GOLD's objectives and the key upgrades to the existing apparatus will deepen the knowledge of subradiance, paving the way for future applications, and will build up a cutting-edge experimental system for the more general problem of collective light scattering.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Ce projet n'a pas encore été classé par EuroSciVoc.
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Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

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

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) HORIZON-MSCA-2024-PF-01

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Coordinateur

INSTITUT D'OPTIQUE THEORIQUE ET APPLIQUEE IOTA - SUPOPTIQUE
Contribution nette de l'UE
€ 226 420,56
Adresse
AVENUE AUGUSTIN FRESNEL - CAMPUS POLYTECHNIQUE - RD 128 2
91120 Palaiseau
France
Région
Ile-de-France Ile-de-France Essonne
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
Aucune donnée