Description du projet
Parcourir la distance peut être facilité par une nouvelle architecture de répétiteurs
Le mouvement des électrons et des photons est à la base du transfert d’informations dans les systèmes de communication électriques et optiques conventionnels. L’information est littéralement transportée sur de longues distances par le mouvement de ces minuscules particules dans les câbles électriques et à fibres optiques aériens, souterrains et même sous-marins. La communication quantique tire parti de l’intrication et de la téléportation quantiques, en transférant de la matière ou de l’énergie d’un point à un autre sans parcourir physiquement la distance. Comme les amplificateurs classiques situés dans des «nœuds» intermédiaires pour atteindre de longues distances, la communication quantique repose sur des répétiteurs quantiques. Deux concepts ont émergé pour réaliser des répétiteurs quantiques; cependant, ils n’ont pas encore été étudiés en tant que système hybride combinant les forces de chacun. Le projet QUREP, financé par l’UE, a justement pour but de le faire en combinant des études théoriques et expérimentales, et en étudiant pour la première fois un système interconnecté de deux ressources disparates à l’état solide pour la communication quantique.
Objectif
At the heart of all anticipated network-based quantum applications lies the requirement to establish quantum communication between individual network nodes over long distances. Quantum communication exceeding 100 km requires so-called quantum repeaters to extend communication beyond this limit. Mainly two types of quantum repeater schemes are being investigated: Quantum-memory-based schemes for long-distant entanglement generation and photonic encoding-based schemes for fast secure quantum communication. To date, both schemes have only been considered individually, however, a hybrid approach could overcome their distinct limitations and benefit from individual advantages. How such a system could be realized remains an open question.
This project addresses the challenges, benefits, and resource requirements for a hybrid architecture of interconnected photonic-cluster-state-based and quantum-memory-based quantum repeaters. In a theoretical study, cost parameters of such a hybrid quantum repeater for realistic system properties will be determined for the first time. Experimentally, electron spin coupled quantum dot single photon sources will be employed as resource for multi-photon cluster state generation. In parallel, a new type of quantum memory—the SnV defect in diamond, will serve to demonstrate remote entanglement. Finally, these two disparate systems will be interconnected via frequency conversion and Bell-measurements—to demonstrate cross-platform entanglement. Investigating for the first time an interconnected system of two disparate solid-state resources for quantum communication will stimulate ground-breaking research towards hybrid quantum repeater architectures.
All three objectives will benefit from the PI’s recent expertise in spectroscopy, spin control, and nanofabrication of gallium arsenide quantum dots and diamond defect centres in integrated photonic structures.
Champ scientifique
Programme(s)
Thème(s)
Régime de financement
ERC-STG - Starting GrantInstitution d’accueil
10117 Berlin
Allemagne