Skip to main content
European Commission logo
italiano italiano
CORDIS - Risultati della ricerca dell’UE
CORDIS

Highly sensitive detection of single microwave photons with coherent quantum network of superconducting qubits for searching galactic axions

Descrizione del progetto

Metodo rivoluzionario per rilevare fotoni a microonde a bassa energia

Rilevare singoli fotoni nella gamma di frequenze microonde è importante nella ricerca di materia oscura degli assioni, calcolo quantistico e applicazioni metrologiche. Il progetto SUPERGALAX, finanziato dall’UE, propone un nuovo approccio per l’acquisizione di segnali a microonde a bassissima energia. I ricercatori fabbricheranno ed esploreranno le dinamiche di reti quantiche coerenti comprendenti una grande quantità di qubit superconduttori fortemente interagenti: transmoni e qubit di flusso. Il team prevede che la sensibilità di misurazione del proprio rivelatore di rete superconduttore raggiungerà il limite di Heisenberg, il limite standard sulla precisione con cui è possibile eseguire una misurazione quantistica. La manipolazione e la misurazione di singoli fotoni a frequenze microonde particolarmente basse aiuteranno a rilevare ipotesi di assioni di materia oscura, rendendo più efficiente l’elaborazione delle informazioni.

Obiettivo

Detection of single photons in the microwave range has a number of applications ranging from galactic dark matter axions searches to quantum computing and metrology. We propose a novel approach to acquisition of extremely low energy microwave signals (~1 GHz), based on the general concept of a passive quantum detection. For such highly sensitive detector (quantum antenna) the key novel concept we intend to use is the coherent quantum network composed of a large amount of strongly interacting superconducting qubits embedded in a low dissipative superconducting resonator. We will fabricate and explore the dynamics of coherent quantum networks based on two types of superconducting qubits: transmons and flux qubits. A spatially distributed network of superconducting qubits interacting off-resonance with the incoming radiation, shows the collective ac Stark effect that can be measured even in the limit of single photon counting. The interaction of the signal with the collective quantum states occurring in the network of superconducting qubits has the fundamental character of a quantum non-demolition measurement, whereby the quantum states of the signal and the collective states of qubits become gradually entangled. In particular, by employment of the network of large number of qubits (N) and utilization of a collective mode established in the network, we expect to exceed the standard quantum limit and reach the so-called Heisenberg limit of sensitivity which is proportional to 1/N instead of ~1/√N in case of N non directly interacting qubits. Assessment of the progress will be done by testing arrays with increasing number of superconducting qubits by using complementary experiments with different single photon sources. The feasibility of the superconducting network detector for galactic dark matter axions search will be finaly tested by axion conversion experiment in a magnetic field.

Invito a presentare proposte

H2020-FETOPEN-2018-2020

Vedi altri progetti per questo bando

Bando secondario

H2020-FETOPEN-2018-2019-2020-01

Meccanismo di finanziamento

RIA - Research and Innovation action

Coordinatore

CONSIGLIO NAZIONALE DELLE RICERCHE
Contribution nette de l'UE
€ 424 348,75
Indirizzo
PIAZZALE ALDO MORO 7
00185 Roma
Italia

Mostra sulla mappa

Regione
Centro (IT) Lazio Roma
Tipo di attività
Research Organisations
Collegamenti
Costo totale
€ 424 348,75

Partecipanti (6)