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Microwave-assisted single photon quantum memory (MASQ)

Description du projet

Une approche évolutive pour étendre la durée de stockage de la mémoire quantique

Des mémoires capables de stocker et de récupérer de manière fiable les états quantiques des photons sont essentielles à un Internet quantique sécurisé à grande échelle. Les mémoires quantiques à vapeur chaude constituent actuellement le choix le plus pratique pour une intégration pratique. Néanmoins, les collisions atomiques détruisent rapidement les informations stockées, ce qui limite la durée de stockage des données à une simple milliseconde. Soutenu par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet MASQ entend développer une mémoire à atomes de césium fonctionnant à température ambiante qui prolongera les durées de stockage jusqu’à environ une seconde. Le système proposé abritera les photons à l’intérieur d’une cavité micro-ondes spéciale et fera appel à une technique sans relaxation par échange de spin, protégeant ainsi les données quantiques fragiles des collisions destructrices. Ce matériel innovant évolutif et intégrable constituera l’épine dorsale de réseaux de communication quantiques sécurisés.

Objectif

With the unique ability to store and retrieve quantum states of photons, Quantum memories (QM) play a pivotal role in quantum information, computation and establishment of large-scale quantum communication networks (QCN). Due to the decoherence brought on by atomic collisions, current hot-vapour QMs only provides millisecond coherence times and is inefficient for building a large QCN. A unique alkali-atom-based optical QM, the 'microwave-assisted single photon quantum memory (MASQ)', which maintains the photon's state for around a second, is proposed to address this. The innovative approach combines the coherent magnetic dipole transition and spin-exchange relaxation-free (SERF) technique in a particular Zeeman manifold of Caesium atoms, which provides immunity to the decoherence caused by the dominant pair-wise spin-exchange collisional process. Another noteworthy feature of the proposed QM is its ability to store single and entangled photons. The first objective is to build a high-quality-factor 9.19 GHz cavity to create the magnetic dipole transition in the spin states of Cs, followed by constructing an all-optical Λ-QM for storing single and entangled photons. Finally, by employing cavity-mediated coherent drive, the atoms from the Λ-configuration will be shelved to the decoherence-free Zeeman states, where SERF techniques will be implemented. The scientific innovation will take place under the guidance of Prof. Oliver Benson at Humboldt Universität zu Berlin and in a secondment under Prof. Janik Wolters at the start-up AQLS, Berlin. The room-temperature memory is scalable and integrable and supports the European Quantum Communication Infrastructure's goal of creating a secure QC network across Europe.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

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

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) HORIZON-MSCA-2025-PF

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Coordinateur

HUMBOLDT-UNIVERSITAET ZU BERLIN
Contribution nette de l'UE
€ 217 965,12
Coût total
Aucune donnée

Partenaires (1)