Projektbeschreibung
Neuartiger Ansatz zur Manipulation von Wechselwirkungen des Lichts
Das Ziel des vom Europäischen Forschungsrat finanzierten Projekts SEAQUEL lautet, eine neue Plattform für das Quanten-Engineering von Licht aufzubauen, die abstimmbare, deterministische Photonen-Photonen-Wechselwirkungen erzeugen kann. Der im Rahmen von SEAQUEL verfolgte innovative Ansatz kombiniert Atomphysik und Nanophotonik, wobei ein kaltes Gas aus wechselwirkenden Atomen als ein Bragg-Spiegel fungiert, der von einem einzelnen Photon gesättigt wird. Dieses flexible und effiziente System, das dynamisch steuerbar ist, wird dazu dienen, die Grenzen der Quantenlogik auszutesten, physikalische Größen zu messen, die mit Standarddetektoren nicht zugänglich sind, und verschränkte Lichtbündel zu manipulieren. Das vorgeschlagene Forschungsvorhaben könnte einen noch nie dagewesenen Einblick in die Art und Weise bieten, wie Photonen innerhalb eines Hohlraums ein stark korreliertes Quantenfluid bilden, wodurch Echtzeitsimulationen komplexer topologischer Effekte möglich werden, die in Systemen aus kondensierter Materie entstehen.
Ziel
This project aims at building a new versatile platform for quantum engineering of light, with the unique ability to create deterministic coherent photon-photon interactions tunable in range, strength and dimensionality. It will explore a new avenue towards this goal, combining cutting-edge advances of atomic physics with ideas inspired by nanophotonics: a cold micro-structured gas of interacting atoms will act as a Bragg mirror saturable by a single photon, strongly coupling a controlled number of spatial modes in an optical resonator. This flexible, efficient, dynamically-controlled system will be used to test the limits of fundamental no-go theorems in quantum logic, measure physical quantities inaccessible to standard detectors, and deterministically engineer massively entangled light beams for Heisenberg-limited sensing. Ultimately, it will give access to a yet unexplored regime where intracavity photons form a strongly correlated quantum fluid, with spatial and temporal dynamics ideally suited to perform real-time, single-particle-resolved simulations of non-trivial topological effects appearing in condensed-matter systems.
Wissenschaftliches Gebiet
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-STG - Starting GrantGastgebende Einrichtung
75794 Paris
Frankreich