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Anyon box in bilayer graphene

Projektbeschreibung

Anyonen in bilagigem Graphen für Quanteninformation

Quantentechnologien und -lösungen sind ein aufstrebendes Forschungsfeld mit großem Potenzial für wissenschaftliche und praktische Anwendungen. Leider müssen Quanteninformationen vor Störungen aus der Umgebung geschützt werden, um die Quantentechnologien voranzubringen, insbesondere beim Lesen von Quantenzuständen oder bei der Durchführung von Gatter-Operationen, die eine Kopplung mit der Umgebung erfordern. Das vom Europäischen Forschungsrat finanzierte Projekt ANYONBOX zielt darauf ab, die jüngsten Entdeckungen über die Eigenschaften von zweischichtigem Graphen zu nutzen, um beispiellos robuste Kandidatenzustände für nicht-abelsche Anyonen zu unterstützen, die die topologische Veränderung und ihr Potenzial für Quanteninformation belegen. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen neue Methoden zur Kodierung von Quanteninformation ermöglichen und die topologische Quanteninformationsverarbeitung mit eingebautem Schutz vor Dekohärenz verbessern.

Ziel

Protecting quantum information from environmental interference is essential for advancing quantum technologies. However, reading a quantum state or performing gate operations inevitably involves a coupling to the environment, leading to significant loss of coherence. To address this, the non-local degrees of freedom of topological phases of matter have been proposed for quantum information storage and manipulation. Prototypes of such phases include certain fractional quantum Hall states, found in 2D systems under a strong magnetic field, where pairs of quasiparticles, called non-abelian anyons, share a non-local degree of freedom known as the topological charge. However, detecting the topological charge remains a major experimental challenge due to the narrow energy range over which these states are realized in conventional semiconductor-based platforms.

The ANYONBOX project will leverage the recently discovered properties of bilayer graphene, which supports unprecedented robust candidate states for non-abelian anyons, to evidence the topological charge and its potential for quantum information. We will take advantage of the unique electrostatic control achievable with van der Waals heterostructures to isolate anyons confined within electrically tunable potential wells: the anyon boxes. The thermodynamic response when a single anyon is added to the box will be accessed with unmatched resolution through a groundbreaking combination of quantum capacitance and thermal noise measurements.

The realization of anyon boxes in bilayer graphene will uncover the elusive topological charge, enabling the measurement of its coherence time, and ultimately, its coherent manipulation through controlled exchanges of the anyon positions, known as non-abelian braiding. ANYONBOX will provide a radically new way of encoding quantum information, opening a new platform for topological quantum information processing with built-in protection against decoherence.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) ERC-2025-STG

Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigen

Gastgebende Einrichtung

CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE CNRS
Netto-EU-Beitrag
€ 2 127 371,00
Adresse
RUE MICHEL ANGE 3
75794 Paris
Frankreich
Region
Ile-de-France Ile-de-France Paris
Aktivitätstyp
Research Organisations
Links
Gesamtkosten
€ 2 127 371,00

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