Descrizione del progetto
Una tecnologia criogenica per trasformare il rilevamento di singoli fotoni
I rilevatori di singoli fotoni sono dispositivi specializzati in grado di rilevare singoli fotoni con incredibile precisione. I rilevatori di singoli fotoni a nanofili superconduttori (SNSPD, superconducting nanowire single-photon detector) sono tra i più avanzati in tal ambito e offrono un’efficienza prossima all’unità, un’elevata precisione temporale e un basso rumore, caratteristiche che li rendono essenziali per il calcolo quantistico fotonico e la comunicazione quantistica, nonché per la comunicazione nello spazio profondo e l’imaging a singolo fotone; ciononostante, il ridimensionamento dei sistemi SNSPD è complicato a causa della complessità associata all’elaborazione del segnale e al cablaggio. Il progetto SPICE, finanziato dal CER, contribuirà ad affrontare questo problema integrando l’elaborazione del segnale basata su CMOS criogenico direttamente nei rivelatori, secondo un approccio che ridurrà il cablaggio e il carico termico e migliorerà la scalabilità, aprendo la strada a sistemi di rilevamento dei fotoni su larga scala ed efficienti dal punto di vista energetico per le tecnologie quantistiche e le applicazioni di imaging di prossima generazione.
Obiettivo
Large-scale configurations of superconducting nanowire single-photon detectors (SNSPDs) are essential for quantum technologies such a photonic quantum computing, quantum communication and quantum sensing. Furthermore, spatial arrays of SNSPDs are ideally suited to light-starved applications such as deep-space optical communication (DSOC), single-photon imaging, microscopy, and spectroscopy. While SNSPDs offer near-unity efficiency, high timing resolution, and low noise, their potential is constrained by the lack of scalable photon-number-resolving (PNR) readout electronics. Indeed, the true bottleneck is not reliable detector fabrication but rather the wiring and signal processing required for large-scale SNSPD systems.
This project will deliver in-situ cryogenic CMOS-based signal processing, enabling intrinsic PNR within each detector and signal processing from multiple detectors. By directly processing detection signals at cryogenic temperatures, we eliminate the need for individual high-bandwidth readout lines, drastically reducing footprint and heat load, thereby improving scalability. Furthermore, instead of traditional 50-ohm impedance matching, we leverage SNSPD signal transients and apply pre-programmed low-power processing to extract only the essential information from the detectors. This novel approach to data reduction at the point of detection has never been applied to SNSPD arrays but is a crucial step toward their widespread application. To achieve these goals, we leverage the research output of the ERC-StG project Quantum Engineering Superconducting Array Detectors in Low Light Applications (QuESADILLA) and a network of major European commercial and academic stakeholders.
By addressing the core scalability limitations, this project will unlock the full potential of SNSPD arrays, paving the way for large-scale, energy-efficient single-photon detection systems tailored for next-generation quantum technologies and imaging solutions.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: Il Vocabolario Scientifico Europeo.
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: Il Vocabolario Scientifico Europeo.
- scienze naturali scienze fisiche ottica microscopia
- scienze naturali scienze fisiche ottica spettroscopia
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Programma(i)
Programmi di finanziamento pluriennali che definiscono le priorità dell’UE in materia di ricerca e innovazione.
Programmi di finanziamento pluriennali che definiscono le priorità dell’UE in materia di ricerca e innovazione.
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HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC)
PROGRAMMA PRINCIPALE
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Argomento(i)
Gli inviti a presentare proposte sono suddivisi per argomenti. Un argomento definisce un’area o un tema specifico per il quale i candidati possono presentare proposte. La descrizione di un argomento comprende il suo ambito specifico e l’impatto previsto del progetto finanziato.
Gli inviti a presentare proposte sono suddivisi per argomenti. Un argomento definisce un’area o un tema specifico per il quale i candidati possono presentare proposte. La descrizione di un argomento comprende il suo ambito specifico e l’impatto previsto del progetto finanziato.
Meccanismo di finanziamento
Meccanismo di finanziamento (o «Tipo di azione») all’interno di un programma con caratteristiche comuni. Specifica: l’ambito di ciò che viene finanziato; il tasso di rimborso; i criteri di valutazione specifici per qualificarsi per il finanziamento; l’uso di forme semplificate di costi come gli importi forfettari.
Meccanismo di finanziamento (o «Tipo di azione») all’interno di un programma con caratteristiche comuni. Specifica: l’ambito di ciò che viene finanziato; il tasso di rimborso; i criteri di valutazione specifici per qualificarsi per il finanziamento; l’uso di forme semplificate di costi come gli importi forfettari.
HORIZON-ERC-POC - HORIZON ERC Proof of Concept Grants
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Invito a presentare proposte
Procedura per invitare i candidati a presentare proposte di progetti, con l’obiettivo di ricevere finanziamenti dall’UE.
Procedura per invitare i candidati a presentare proposte di progetti, con l’obiettivo di ricevere finanziamenti dall’UE.
(si apre in una nuova finestra) ERC-2025-POC
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Contributo finanziario netto dell’UE. La somma di denaro che il partecipante riceve, decurtata dal contributo dell’UE alla terza parte collegata. Tiene conto della distribuzione del contributo finanziario dell’UE tra i beneficiari diretti del progetto e altri tipi di partecipanti, come i partecipanti terzi.
33098 Paderborn
Germania
I costi totali sostenuti dall’organizzazione per partecipare al progetto, compresi i costi diretti e indiretti. Questo importo è un sottoinsieme del bilancio complessivo del progetto.