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Electronic generation and detection in nanoelectronic devices at the picosecond scale

Descripción del proyecto

La captura de la dinámica cuántica en la escala de los picosegundos

Una cantidad esencial para caracterizar el rendimiento de un dispositivo cuántico es la relación entre dos tiempos característicos: el tiempo que un cúbit puede sobrevivir a sus propiedades cuánticas y el tiempo que tarda en completar su operación. La mayoría de tecnologías funcionan de manera intrínseca en la escala de los nanosegundos. El proyecto financiado con fondos europeos UltraFastNano liderará el desarrollo de nuevos conceptos en el punto de encuentro entre la óptica cuántica y la nanoelectrónica de estado sólido. Su objetivo es obtener un control total de las excitaciones cuánticas que se propagan a través de dispositivos en la escala de los picosegundos, una velocidad unas tres órdenes de magnitud mayor que la de otras tecnologías cuánticas. Los investigadores esperan poder realizar demostraciones de cúbits voladores, detectores electrónicos en picosegundos y dispositivos optoelectrónicos en picosegundos.

Objetivo

A key figure of merit of quantum technologies is the ratio between two characteristic times: the (decoherence) time during which a quantum state remains well defined and the time it takes for operating the device. Most technologies inherently work at the nano-second scale, hence concentrate on fighting decoherence processes. The goal of UltraFastNano is to pioneer new concepts at the crossroads between quantum optics and solid-state nanoelectronics at the pico-second scale, almost three orders of magnitude faster than other quantum technologies. Using fermionic flying excitations created with pico-second controlled voltage pulses at cryogenics temperatures (10 mK), we envision achieving full control of quantum excitations that propagate through electronic devices. A key deliverable of UltraFastNano is (i) the demonstration of the first electronic flying quantum bit, a paradigm-shifting approach to quantum computing and quantum communication. Besides, such a technology would enable major new applications such as (ii) electronic sources and detectors that operate at the picosecond scale; (iii) picosecond optoelectronic devices that convert between electronic and photon pulses; (iv) beyond state-of-the-art metrological measurement of the ampere. To achieve this vision, UltraFastNano will establish a unique unprecedented platform for creating, manipulating and detecting quasi-particles excitations at the single-electron level in semiconductor heterostructures. We will unlock two major technological bottlenecks: a picosecond on-demand coherent single particle source and the single-shot detection of propagating excitations at the discrete charge level. UltraFastNano gathers a team with complementary expertise in quantum nano-electronics, optics, nano-fabrication, microwave electronics, cryogenics, theoretical physics, applied mathematics and software engineering. The partners are internationally recognised for having played a key role in the emergence of the field.

Convocatoria de propuestas

H2020-FETOPEN-2018-2020

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Convocatoria de subcontratación

H2020-FETOPEN-2018-2019-2020-01

Régimen de financiación

RIA - Research and Innovation action

Coordinador

CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE CNRS
Aportación neta de la UEn
€ 1 009 726,25
Dirección
RUE MICHEL ANGE 3
75794 Paris
Francia

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Región
Ile-de-France Ile-de-France Paris
Tipo de actividad
Research Organisations
Enlaces
Coste total
€ 1 009 726,25

Participantes (5)