Description du projet
Une nouvelle génération de sources de photons uniques ouvre la voie à l’informatique quantique évolutive
Une approche prometteuse pour l’informatique quantique consiste à utiliser une architecture optique, dans laquelle les qubits sont représentés par des photons et manipulés par des composants optiques simples. Jusqu’à présent, les chercheurs ont démontré cette méthode à très petite échelle en effectuant des opérations n’utilisant que quelques photons simples. Mais pour effectuer n’importe quel type de traitement d’information quantique significatif avec ces qubits, des centaines de photons sont nécessaires. Par conséquent, de multiples sources de photons uniques devraient produire simultanément et à la demande des photons uniques quasi-indiscernables avec une très grande efficacité. Le projet UNITY, financé par l’UE, mènera des recherches révolutionnaires pour concevoir cette source de photons uniques parfaite susceptible de résoudre le dilemme existant entre efficacité élevée du captage et indiscernabilité des photons, dilemme qui limite actuellement fortement les progrès des sciences de l’information quantique optique.
Objectif
Within optical quantum information processing, the quantum bits are encoded on single photons and their quantum mechanical properties are exploited to build new functionality. A prime example is the quantum computer, which can be built simply from single-photon sources and detectors, and simple optical components. However for scalable optical quantum computing involving hundreds of photons, the performance requirements for the single-photon source are daunting: the source must feature near-unity efficiency and near-unity indistinguishability simultaneously! Today, all known source designs suffer from inherent trade-offs between efficiency and indistinguishability and their performance is insufficient for scalable quantum computing.
The project objective is to realize a source of single indistinguishable photons with performance of ground-breaking nature. The break-through lies in the simultaneous realization of near-unity efficiency and indistinguishability, a combination which overcomes the limitations of present state-of-the-art and ventures far into the regime of scalable quantum computing.
As an expert in single-photon source engineering I find myself in a unique position to address this challenge. Since it is unknown how to design such a source, I will first establish a new understanding of the physics of the near-unity regime, where phonon-induced decoherence represents a main limitation for the indistinguishability. I will then advance state-of-the-art in optical engineering by proposing a novel design, where all physical parameters can be controlled independently. The modelling of the near-unity performance source is extremely demanding, and the analysis requires additional advances within optical simulations and open quantum systems theory. Once this is achieved, I will fabricate a prototype and test it in a multi-photon interference boson sampling experiment to unambiguously prove that scalable optical quantum information processing is indeed within reach.
Champ scientifique
Programme(s)
Régime de financement
ERC-COG - Consolidator GrantInstitution d’accueil
2800 Kongens Lyngby
Danemark