Opis projektu
Źródła pojedynczych fotonów nowej generacji torują drogę do skalowalnych komputerów kwantowych
Wykorzystanie architektury optycznej, w ramach której kubity są reprezentowane przez fotony i manipulowane przy pomocy prostych elementów optycznych, stanowi niezwykle obiecującą koncepcję komputerów kwantowych. Dotychczas naukowcy skutecznie zaprezentowali możliwości takiej architektury na niewielką skalę, wykonując działania przy pomocy zaledwie kilku pojedynczych fotonów. Aby za pomocą kubitów wykonać jakiekolwiek operacje polegające na przetwarzaniu informacji kwantowych, potrzebne są setki takich fotonów. W związku z tym pojawia się zapotrzebowanie na źródła pojedynczych fotonów działających na żądanie, które będą w stanie jednocześnie emitować nierozróżnialne pojedyncze fotony z wysoką sprawnością, graniczącą z jednością. W ramach finansowanego przez Unię Europejską projektu UNITY prowadzone są przełomowe badania, których celem jest zbudowanie doskonałego źródła pojedynczych fotonów. Nowe rozwiązanie pozwoli na pominięcie kompromisów pomiędzy dużą sprawnością zbierania fotonów i ich nierozróżnialnością, stanowiących przeszkodę, która utrudnia dalszy rozwój optycznej informatyki kwantowej.
Cel
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.
Dziedzina nauki (EuroSciVoc)
Klasyfikacja projektów w serwisie CORDIS opiera się na wielojęzycznej taksonomii EuroSciVoc, obejmującej wszystkie dziedziny nauki, w oparciu o półautomatyczny proces bazujący na technikach przetwarzania języka naturalnego.
Klasyfikacja projektów w serwisie CORDIS opiera się na wielojęzycznej taksonomii EuroSciVoc, obejmującej wszystkie dziedziny nauki, w oparciu o półautomatyczny proces bazujący na technikach przetwarzania języka naturalnego.
Aby użyć tej funkcji, musisz się zalogować lub zarejestrować
Słowa kluczowe
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-COG - Consolidator GrantInstytucja przyjmująca
2800 Kongens Lyngby
Dania