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Scalable Quantum Photonic Networks

Descripción del proyecto

Ampliación del «hardware» cuántico para aprovechar todo el potencial de la tecnología cuántica

Las redes cuánticas fotónicas escalables han abierto nuevas posibilidades de comunicación, detección y cálculo. Estas redes se basan en bloques de construcción cuánticos de luz-materia de alto rendimiento, que han sido desarrollados y mejorados de forma continua. El equipo del proyecto SCALE, financiado con fondos europeos, se dedica a estudiar y desarrollar «hardware» fotónico cuántico para aplicaciones transformadoras a largo plazo. El proyecto se centrará en la construcción de redes cuánticas a gran escala que incluyan múltiples bits cuánticos de luz y materia. Las redes se crearán utilizando operaciones ópticas lineales, mediciones basadas en fotodetectores y una memoria cuántica fotónica para el almacenamiento. Con el avance de la fotónica cuántica, en el proyecto se pretende convertirla en una tecnología puntera para el procesamiento escalable de información cuántica.

Objetivo

It is an outstanding challenge in quantum physics of today to scale small proof-of-concept experimental demonstrations into larger quantum networks. In the last decade, solid-state photonic systems have matured significantly, and an ambitious research project on such scaling seems viable. With the present proposal we intend to take up this challenge and exploit single quantum dots in photonic-crystal nanostructures as a deterministic photon-emitter interface for scalable quantum architectures.

The project objectives are threefold. We will explore: 1) Deterministic single-photon sources for quantum simulations, 2) A giant photon nonlinearity for quantum-information processing, 3) The deterministic interfacing of multiple quantum dots.

In 1) we will exploit our recently developed deterministic single-photon source to produce a spatially multiplexed array of single photons (prospectively of 10 photons or more). This source will be used for quantum simulations. Area 2) exploits a single quantum dot in a photonic-crystal waveguide as a giant nonlinearity. The quantum dot will be operated either as a passive nonlinear scatterer or actively controlled. The nonlinearity will enable constructing a deterministic CNOT gate for photons or a single-photon transistor. Finally, 3) concerns the coupling of two or more quantum dots by an extended dipole-dipole interaction that is mediated by the photonic-crystal waveguide. The fundamental limits for the size and complexity of such a quantum photonic network will be explored.

The present project focus on overcoming the fundamental obstacles that photonic quantum-information processing applications have been suffering from, i.e. probabilistic single-photon emission and weak nonlinearities. The successful accomplishment of the project could elevate quantum photonics to a frontrunner technology for scalable quantum-information processing.

Régimen de financiación

ERC-ADG - Advanced Grant

Institución de acogida

KOBENHAVNS UNIVERSITET
Aportación neta de la UEn
€ 2 499 981,00
Dirección
NORREGADE 10
1165 Kobenhavn
Dinamarca

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Región
Danmark Hovedstaden Byen København
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
€ 2 499 981,00

Beneficiarios (1)