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Photon-based scalable quantum information science

Descrizione del progetto

Nuovi emettitori quantistici che generano fotoni entangled

I fotoni rivestono un ruolo fondamentale nel futuro dell’informatica quantistica. Sono ideali per la realizzazione di sistemi quantistici, dal momento che possono trasmettere informazioni quantistiche su lunghe distanze e sono naturalmente resistenti agli errori. Eseguendo l’entangling di piccoli gruppi di fotoni, questi stati di risorsa possono fungere da elementi costitutivi per reti quantistiche più grandi e complesse. Il progetto PHOQUS, finanziato dal CER, prevede di usare emettitori quantistici a semiconduttore per generare stati di fotoni entangled di alta qualità. Per ottenere un controllo e un’interazione precisi dei fotoni, il gruppo di ricerca realizzerà punti quantici, guide d’onda e cavità a basso rumore. Grazie alla combinazione di competenze nei campi della scienza dei materiali, dell’ottica quantistica e della teoria dell’informazione quantistica, PHOQUS consentirà di compiere progressi rivoluzionari nei settori delle comunicazioni sicure, della correzione degli errori e dell’informatica quantistica.

Obiettivo

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.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC-SYG - HORIZON ERC Synergy Grants

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito di questo schema di finanziamento

Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2025-SyG

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito del bando

Istituzione ospitante

KOBENHAVNS UNIVERSITET
Contributo netto dell'UE
€ 4 897 850,00
Indirizzo
NORREGADE 10
1165 KOBENHAVN
Danimarca
Regione
Danmark Hovedstaden Byen København
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 4 897 850,00

Beneficiari (3)