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Controlling Quantum Vacuum Radiation: Transient Amplification and Squeezing in the Dynamical Casimir Effect

Projektbeschreibung

Steuerung der Photonenerzeugung im dynamischen Casimir-Effekt für die Quantentechnologie

Quanten-Vakuumfluktuationen können durch den dynamischen Casimir-Effekt (DCE) reale Teilchen hervorbringen. Dabei führen sich rasch verändernde Randbedingungen oder Materialeigenschaften dazu, dass Fluktuationen in Photonen umgewandelt werden. Diese Photonen werden als verschränkte Paare emittiert und bilden sogenannte Zwei-Moden-gequetschte Zustände, die potenzielle Anwendungen in der Quantenkommunikation und Metrologie haben. Das durch die Marie Skłodowska-Curie-Maßnahmen geförderte COQUVAR-Projekt entwickelt ein Streuungsmodell zur Beschreibung des Energieaustauschs zwischen positiven und negativen Frequenzen. Außerdem wird ein Quanten-Wigner-Smith-Operator zur Wellenfrontformung entwickelt. Das Projekt untersucht transiente Emissionsregime und nutzt die Wellenfrontformung, um die Strahlungsintensität zu ausgewählten Zeitpunkten zu steuern. Schließlich werden Methoden entwickelt, um die Squeezing-Effekte in sauberen und ungeordneten Umgebungen mithilfe der Floquet-Theorie sowie der Pseudospektrumanalyse maßzuschneidern.

Ziel

Quantum vacuum fluctuations can give rise to real particles, with the dynamical Casimir effect (DCE) being a paradigmatic example. When the boundary conditions or the material properties of a cavity vary rapidly in time, vacuum fluctuations are converted into photons. The photons are emitted as entangled pairs and form a two-mode squeezed state, making the emitted radiation a valuable resource for quantum communication and quantum metrology.
The proposed project aims to analyse and control the photon generation in the DCE. First, a scattering framework will be developed and the concept of pseudounitarity will be incorporated into the framework of DCE, to describe the energy exchange between positive and negative frequency modes. The quantum Wigner–Smith operator will also be constructed to enable wavefront shaping techniques. Second, the project will explore parameter regions where the photon emission occurs transiently over finite time intervals, rather than through the usual resonant mechanism of the DCE that leads to exponential growth. The wavefront shaping techniques will then be employed to control the radiation intensity so that it reaches a desired value at a selected time. Finally, strategies will be developed to manipulate the degree of squeezing of the emitted light, addressing both clean and disordered environments.
By combining Floquet theory, pseudospectrum analysis, and wavefront shaping techniques, the project will establish new ways of tailoring the properties of the quantum vacuum radiation, with outcomes of direct relevance for future quantum technologies.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-MSCA-2025-PF

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Koordinator

TECHNISCHE UNIVERSITAET WIEN
Netto-EU-Beitrag
€ 214 344,72
Adresse
KARLSPLATZ 13
1040 Wien
Österreich
Region
Ostösterreich Wien Wien
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
Keine Daten