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Graphene Quantum Sensors

Descrizione del progetto

Il grafene come sensore quantistico

I sensori quantistici possono garantire precisione nella misurazione dei campi magnetici, del tempo, della gravità e così via. Tuttavia, per poterli utilizzare quotidianamente è necessario superare sfide quali il rumore ambientale e l’integrazione tecnologica. Supportato dal programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto GaToR mira a esplorare il grafene, comprese le strutture a doppio strato ritorto, come piattaforma per un rilevamento quantistico robusto. Combinando la spettroscopia ad alta armonica con la metrologia quantistica, il progetto mapperà il modo in cui la struttura elettronica del grafene risponde alle perturbazioni esterne e identificherà le caratteristiche che lo rendono un sensore efficace. Ciò consentirà un confronto diretto con i sensori quantistici esistenti e proporrà impostazioni sperimentali per rilevare le fasi uniche della materia del grafene. GaToR potrebbe aprire la strada a sensori quantistici allo stato solido pratici per applicazioni nel mondo reale.

Obiettivo

Quantum sensors are the most direct application of current quantum technologies. They have shown improvement in magnetic sensors, atomic clocks, gravimeters, accelerometers, geolocalization, gas detection, imaging resolution and biomedical sensors. Nevertheless, a concrete incorporation of quantum sensors to the every day life requires to overcome fundamental challenges, such as robustness to the environmental noise and integration to the current technology.
Here I show how to probe graphene for quantum sensing magnetic fields. Putting together the tools of high-harmonic spectroscopy with quantum metrology, I propose a framework capable of quantifying solid-state systems for sensing applications.
Solid state materials have unique quantum features, due to their extreme sensibility to the boundary conditions. Other effects, such as superconductivity, appear in strongly correlated materials, such as twisted bilayer graphene. Analysing the high-harmonic spectroscopy in twisted bilayer graphene allows to propose experimental settings to detect its phases of matter, electronic localisation and band structure.
In this proposal I describe why graphene has the potential of working as a robust magnetic field quantum sensor. Currently, the techniques of quantum metrology and parameter estimation, allow to quantify for the first time the performance of materials in presence of of incident external fields. Here I propose to use this framework, to determine the performance of single layer and twisted bilayer graphene in presence of magnetic fields, and compare it to the available quantum sensors in the market. In this process, it is possible to pin down the key features in graphene for measuring these fields.
Combining the results of fundaments of quantum metrology with high-harmonic spectroscopy gives a complete analysis of the performance of graphene together with a experimental proposal to detect its key features, probing twisted bilayer graphene as a robust quantum sensor.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

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

UNIVERSITY OF STUTTGART
Contributo netto dell'UE
€ 202 125,12
Indirizzo
KEPLERSTRASSE 7
70174 Stuttgart
Germania
Regione
Baden-Württemberg Stuttgart Stuttgart, Stadtkreis
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato