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Photon-based scalable quantum information science

Description du projet

De nouveaux émetteurs quantiques produisant des photons intriqués

Les photons joueront un rôle de premier plan dans l’avenir de l’informatique quantique. Ils sont idéaux pour construire des systèmes quantiques, car ils peuvent transporter des informations quantiques sur de longues distances et résistent naturellement aux erreurs. En intriquant de petits groupes de photons, ces états ressources peuvent servir d’éléments constitutifs à des réseaux quantiques plus vastes et plus complexes. Le projet PHOQUS, financé par le CER, prévoit d’utiliser des émetteurs quantiques à semi-conducteurs pour produire des états de photons intriqués de haute qualité. Afin de contrôler avec précision les photons et leurs interactions, les chercheurs créeront des boîtes quantiques, des guides d’ondes et des cavités à faible bruit. En combinant des compétences en science des matériaux, en optique quantique et en théorie de l’information quantique, PHOQUS permettra des avancées majeures dans les domaines des communications sécurisées, de la correction d’erreurs et de l’informatique quantique.

Objectif

A grand challenge of our age is to develop platforms for quantum information processing. The optical photon plays a key role: it allows quantum information to be transmitted over long distances and the encoded quantum information is robust, making photons attractive qubits for quantum computing. Resource states consisting of a small number of entangled photons constitute the fundamental building block that subsequently can be fused into larger entangled states by interference – a simple operation in photonics. These states can be tailored to be robust against errors and constitute a universal resource enabling full-scale quantum computing. We propose to create high-fidelity resource states with semiconductor quantum emitters for advanced quantum information processing applications realized on novel quantum hardware. Such an endeavor requires a very close collaboration between quantum materials science, semiconductor and device physics, quantum optics experiments, and quantum information theory/architecture development. We will develop low-noise quantum dots and fabricate waveguides and cavities to realize coherent spin-photon interfaces capable of generating highly indistinguishable multi-photon entangled states on demand. The operation wavelength will initially be in the near infrared and subsequently at the telecom wavelength. Using coherent spin control, we will generate seed entangled states with up to 10 photons, and photon fusion and dipole-coupled emitters will be employed to realize photonic quantum gates. Hereby advanced sources of multi-photon graph states with tailored entanglement topology can be obtained. Proof-of-principle demonstrations of device-independent quantum key distribution, quantum error correction, multimode quantum networks, and elementary quantum computation protocols will be realized. In a close interaction with theory, a reliable scaling-up roadmap will be developed towards real-world applications in quantum computing.

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC-SYG - HORIZON ERC Synergy Grants

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2025-SyG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

KOBENHAVNS UNIVERSITET
Contribution nette de l'UE
€ 4 897 850,00
Coût total
€ 4 897 850,00

Bénéficiaires (3)