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Microwave-assisted single photon quantum memory (MASQ)

Descrizione del progetto

Un approccio scalabile all’espansione della capacità di archiviazione della memoria quantistica

Le memorie in grado di memorizzare e recuperare in modo affidabile gli stati quantistici dei fotoni sono essenziali per la realizzazione di una rete internet quantistica sicura su larga scala. Le memorie quantistiche a vapore caldo rappresentano attualmente la scelta più pratica per l’integrazione nel mondo reale. Tuttavia, le collisioni atomiche distruggono rapidamente le informazioni memorizzate, limitando la conservazione dei dati a un solo millisecondo. Sostenuto dal programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto MASQ intende sviluppare una memoria a base di atomi di cesio a temperatura ambiente in grado di estendere i tempi di conservazione a circa un secondo. Il sistema proposto ospiterà i fotoni all’interno di una speciale cavità a microonde e utilizzerà una tecnica di scambio di spin senza rilassamento, proteggendo così i fragili dati quantistici dalle collisioni distruttive. Questo hardware innovativo sarà scalabile e facilmente integrabile, fornendo la struttura portante per reti di comunicazione quantistica sicure.

Obiettivo

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.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

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

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2025-PF

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Coordinatore

HUMBOLDT-UNIVERSITAET ZU BERLIN
Contributo netto dell'UE
€ 217 965,12
Indirizzo
UNTER DEN LINDEN 6
10117 Berlin
Germania
Regione
Berlin Berlin Berlin
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato

Partner (1)