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

Descrizione del progetto

Controllo della subradianza nelle matrici atomiche

Come interagisce la luce con la materia a livello quantistico? La risposta è fondamentale per sfruttare il potenziale delle tecnologie quantistiche. Sebbene il comportamento dei singoli atomi sia ben noto, si fa complesso in caso di interazione tra molti atomi. Un effetto collettivo è la subradianza, che si verifica quando gli atomi intrappolano collettivamente la luce anziché emetterla. Questo fenomeno potrebbe essere utile per memorizzare informazioni quantistiche. Con il supporto del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto MIDAS GOLD indaga come generare e controllare stati subradianti in matrici di atomi di disprosio disposte accuratamente. Lavorando a livello di singolo atomo, l’équipe intende comprendere più approfonditamente questi stati quantistici complessi e gettare le basi per nuovi progressi nelle tecnologie quantistiche basate sulla luce.

Obiettivo

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.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

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Parole chiave

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-2024-PF-01

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Coordinatore

INSTITUT D'OPTIQUE THEORIQUE ET APPLIQUEE IOTA - SUPOPTIQUE
Contributo netto dell'UE
€ 226 420,56
Indirizzo
AVENUE AUGUSTIN FRESNEL - CAMPUS POLYTECHNIQUE - RD 128 2
91120 Palaiseau
Francia
Regione
Ile-de-France Ile-de-France Essonne
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato