Projektbeschreibung
Von wenigen zu vielen exotischen Quasiteilchen auf dem Weg zu Netzwerken und Computern
Rydberg-Atome verfügen über ein einzelnes äußeres Valenzelektron, das zu höheren Quantenzuständen angeregt werden kann. In der Praxis kann sich das Elektron also sehr weit vom Kern entfernen, was den Atomradius um das Milliardenfache vergrößert und außergewöhnliche Wechselwirkungen mit benachbarten Atomen ermöglicht, während es an seinen eigenen Kern gebunden bleibt. Diese Rydberg-Atome können auch mit einzelnen Photonen interagieren und so stark wechselwirkende Rydberg-Polaritonen schaffen. Eine Steuerung dieser Wechselwirkungen eröffnet neue Möglichkeiten für innovative quantenoptische Geräte, wobei das EU-finanzierte Projekt InterPol den Einsatz erhöht. Indem das Team anstatt einiger weniger Polaritonen nun viele dieser Quasiteilchen experimentell untersucht, bewegt es das Feld immer näher an eine Realisierung Polaritonen-basierter Geräte für die Quanteninformatik heran.
Ziel
Rydberg quantum optics (RQO) is a very promising approach to achieve effective interactions at the level of individual photons. It maps the strong interactions between ultracold Rydberg atoms onto light fields to create strongly interacting Rydberg polaritons. RQO enables single photon generation, exotic photon bound states, and effective interactions between spatially separated photons. Based on RQO, various quantum optical devices can be implemented, e.g. a deterministic gate for optical quantum information processing. Experiments to date have mostly used 1D interaction geometries and not yet investigated interactions between more than 2 or 3 polaritons or in a quantum network of interaction nodes. InterPol will implement controlled interactions between multiple Rydberg polaritons based on two complementary approaches. One will cascade multiple devices such as single-photon transistors and subtractors to implement multi-polariton logic circuits and demonstrate a network that coherently interfaces entangled Rydberg excitations with photons for quantum state transfer. The second will use adaptive optics to realize a novel, highly flexible platform to study simultaneous interactions between multiple polaritons in arbitrary spatial geometries to study the transition regime from few- to many-body interactions. This has fundamental impact beyond quantum optics as it will allow highly controlled experimental tests of many-body interactions and non-perturbative effects in quantum field theories with quasi-particles in a tabletop setting. Collaborating with leading theorists to experimentally benchmark field-theoretical descriptions, the applicant will further deepen his theoretical understanding of RQO to complement his excellent experimental skills. In charge of a comprehensive research action, he will enhance his independence and possess the skill set required to develop and conduct innovative quantum optics experiments as an independent researcher at its end.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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(öffnet in neuem Fenster) H2020-MSCA-IF-2018
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5230 Odense M
Dänemark