Descripción del proyecto
Un paso más hacia el entrelazamiento cuántico a larga distancia
Los dispositivos cuánticos escalables que generan y distribuyen el entrelazamiento cuántico a grandes distancias revolucionarán las comunicaciones y la tecnología. En la actualidad, el uso de puntos cuánticos (QD, por sus siglas en inglés) para la distribución a larga distancia de fotones enredados supone un reto debido a la falta de control sobre la estructura electrónica de los QD. Sin embargo, los investigadores han introducido recientemente una novedosa tecnología híbrida que combina campos externos para modificar las estructuras electrónicas de los QD, lo que permite generar fotones de alta calidad simples y entrelazados por polarización. El equipo del proyecto SPQRel, financiado por el Consejo Europeo de Investigación, pretende seguir desarrollando esta tecnología híbrida para hacer posible el funcionamiento de protocolos avanzados de comunicación cuántica. Las actividades del proyecto incluyen el desarrollo de una fuente de fotones controlada eléctricamente que genera fotones indistinguibles y entrelazados de cualquier frecuencia y la construcción de una red cuántica.
Objetivo
The development of scalable quantum devices that generate and distribute quantum entanglement over distant parties will bring about a revolution in communication science and technology. Epitaxial quantum dots (QDs) embedded in conventional diodes are arguably the most attractive quantum devices, since they combine the capability of QDs to deliver triggered and high-quality entangled photons with the tools of the mature semiconductor technology. However, it is at present impossible to use remote QDs for the distribution of entangled photons over large distances, mainly due to the lack of control over their electronic structure.
Recently, the PI has grasped that the solution to this problem resides in hybrid technologies. He has conceived and developed a novel class of semiconductor-piezoelectric quantum devices where different external fields are combined to reshape the electronic structure of any arbitrary QD so that single and polarization-entangled photons can be generated with unprecedented quality, efficiency, and speed, a major breakthrough for solid-state-based quantum communication.
In this project the PI will make the next pioneering step and develop the hybrid technology to the limit where advanced quantum communication protocols previously inaccessible to QDs can now be performed. The objective of the proposal is mainly to i) develop the first electrically-controlled wavelength-tunable source of indistinguishable and entangled photons, which can be exploited to ii) teleport entanglement over two distant QD-based qubits (the quantum relay) and to iii) attempt the construction of a quantum network where entangled photons from remote quantum relays are interconnected using warm atomic vapours.
The new hybrid technology that will be developed in this project to achieve i) will open new grounds in research fields well beyond quantum optics and quantum communication, and in particular the whole research area of strain-engineering of semiconductor thin-films.
Ámbito científico
- natural sciencesphysical sciencesoptics
- natural sciencesphysical scienceselectromagnetism and electronicssemiconductivity
- natural sciencesphysical sciencesquantum physicsquantum optics
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectrical engineeringpiezoelectrics
- natural sciencesphysical sciencestheoretical physicsparticle physicsphotons
Programa(s)
Régimen de financiación
ERC-STG - Starting GrantInstitución de acogida
00185 Roma
Italia