Projektbeschreibung
Atome und Nanopartikel verbinden
In der Welt der Quantenmechanik stellt Größe ein Hindernis dar. Während es ein Leichtes ist, ein einzelnes Atom in einen Superpositionszustand zu versetzen (so dass es sich an zwei Orten gleichzeitig befindet), ist dies bei größeren Objekten wie Siliziumdioxid-Nanopartikeln nur schwer zu bewerkstelligen. Diese Teilchen sind zu schwer, als dass derzeitige optische Instrumente ihre Quantenbewegung direkt manipulieren könnten. Vor diesem Hintergrund zielt das ERC-finanzierte Projekt HYQAP darauf ab, eine alternative Lösung zu finden. Konkret soll eine Art hybrider Handschlag entwickelt werden. Durch das Einfangen eines neutralen Cäsiumatoms zusammen mit einem Nanopartikel in einem optischen Resonator hoher Güte wollen die Forschenden lichtinduzierte Wechselwirkungen nutzen, um diese miteinander zu verbinden. Durch die Verschränkung der beiden ist es möglich, die agilen Quanteneigenschaften des Atoms auf das größere Teilchen zu übertragen und somit hochpräzise Sensoren zu entwickeln, die in der Lage sind, die schwache Anziehungskraft der Casimir-Kräfte zu messen.
Ziel
Generating non-Gaussian quantum states of motion of an optically trapped silica nanoparticle has been a long-standing goal in levitated optomechanics. The main challenge is that its oscillation amplitude in the quantum ground state is orders of magnitude smaller than any pertinent nonlinear optical potential. Conversely, the wave packet size of an optically trapped neutral atom in its ground state is comparable to the laser wavelength, making it straightforward to prepare macroscopic superposition states through state-dependent forces.
This project aims to generate collective quantum states of the motion of a single neutral Cesium atom and a silica nanoparticle. The intrinsic interface provided by the optically mediated interactions offers a feasible route for realizing genuine non-classical states in the nanoparticle’s center-of-mass degree of freedom. My research will focus on three objectives: (i) creating hybrid tweezer arrays of atoms and nanoparticles, (ii) interfacing them through light-induced dipole-dipole interaction, and (iii) leveraging this coupling to entangle the atom and particle motion. Altogether, this will enable the transfer of non-Gaussian states of motion from the atom to the particle, with potential applications for genuine quantum-enhanced sensing and the measurement of Casimir forces and blackbody radiation.
The Hybrid Quantum Atom-Particle (HYQAP) platform becomes possible through a unique synergy of novel methods from quantum optomechanics and atomic physics. Specifically, a high-finesse optical bowtie cavity that enables quantum coherent control will be integrated with tweezer arrays created by acousto-optical deflectors for arbitrary dynamic shaping of traps and interactions, while the single-site imaging will allow us to read out the collective states. These methods have been demonstrated independently for atoms and silica particles, rendering this the ideal moment to bring them together into a hybrid quantum system.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: Das European Science Vocabulary.
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- Naturwissenschaften Naturwissenschaften Optik Kavitäts-Optomechanik
- Technik und Technologie Nanotechnologie Nanomaterialien
- Naturwissenschaften Naturwissenschaften Optik Laserphysik
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Programm/Programme
Mehrjährige Finanzierungsprogramme, in denen die Prioritäten der EU für Forschung und Innovation festgelegt sind.
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HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC)
HAUPTPROGRAMM
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Thema/Themen
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
Finanzierungsplan
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants
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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.
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(öffnet in neuem Fenster) ERC-2025-STG
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Finanzieller Nettobeitrag der EU. Der Geldbetrag, den der Beteiligte erhält, abzüglich des EU-Beitrags an mit ihm verbundene Dritte. Berücksichtigt die Aufteilung des EU-Finanzbeitrags zwischen den direkten Begünstigten des Projekts und anderen Arten von Beteiligten, wie z. B. Dritten.
1040 Wien
Österreich
Die Gesamtkosten, die dieser Organisation durch die Beteiligung am Projekt entstanden sind, einschließlich der direkten und indirekten Kosten. Dieser Betrag ist Teil des Gesamtbudgets des Projekts.