Description du projet
Le développement du matériel quantique aux fins de l’exploitation du plein potentiel de la technologie quantique
Les réseaux quantiques photoniques évolutifs ont ouvert la voie à de nouvelles possibilités en matière de communication, de détection et de calcul. Ces réseaux s’appuient sur des composants quantiques très performants de la lumière et de la matière, qui ont fait l’objet d’évolutions et d’améliorations continus. Le projet SCALE, financé par l’UE, est consacré à l’étude et au développement de matériel de photonique quantique pour des applications transformatrices à long terme. Le projet se concentrera sur la construction de réseaux quantiques à grande échelle qui impliquent de multiples bits quantiques de lumière et de matière. Les réseaux seront créés à l’aide d’opérations optiques linéaires, de mesures basées sur des photodétecteurs et d’une mémoire quantique photonique pour le stockage. En faisant progresser le domaine de la photonique quantique, le projet cherche à en faire une technologie de pointe pour le traitement évolutif de l’information quantique.
Objectif
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.
Champ scientifique
- natural sciencesphysical sciencesquantum physics
- natural sciencesphysical sciencesatomic physics
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringcomputer hardwaresupercomputers
- natural sciencesphysical sciencesopticsfibre optics
- natural sciencesphysical sciencestheoretical physicsparticle physicsphotons
Programme(s)
Thème(s)
Régime de financement
ERC-ADG - Advanced GrantInstitution d’accueil
1165 Kobenhavn
Danemark