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Electronic generation and detection in nanoelectronic devices at the picosecond scale

Description du projet

Capturer la dynamique quantique à l’échelle de la picoseconde

Une grandeur clé utilisée pour caractériser les performances d’un dispositif quantique est le rapport entre deux temps caractéristiques: le temps qu’un qubit peut survivre à ses propriétés quantiques et le temps qu’il lui faut pour achever son opération. La plupart des technologies fonctionnent intrinsèquement à l’échelle de la nanoseconde. Le projet UltraFastNano, financé par l’UE, sera à l’origine de concepts novateurs à la croisée de l’optique quantique et de la nanoélectronique à l’état solide. Son objectif est d’obtenir un contrôle total des excitations quantiques qui se propagent dans les dispositifs à l’échelle de la picoseconde, soit environ trois ordres de grandeur plus vite que les autres technologies quantiques. Le projet devrait faire la démonstration de qubits volants, de détecteurs électroniques picoseconde et de dispositifs optoélectroniques picoseconde.

Objectif

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.

Appel à propositions

H2020-FETOPEN-2018-2020

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Sous appel

H2020-FETOPEN-2018-2019-2020-01

Coordinateur

CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE CNRS
Contribution nette de l'UE
€ 1 009 726,25
Adresse
RUE MICHEL ANGE 3
75794 Paris
France

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Région
Ile-de-France Ile-de-France Paris
Type d’activité
Research Organisations
Liens
Coût total
€ 1 009 726,25

Participants (5)