Description du projet
Développer des mémoires quantiques à long terme utilisables dans l’espace
Les expériences quantiques dans l’espace ont conduit à de nombreuses avancées technologiques intéressantes dont les communications quantiques (CQ) à longue distance pourraient tirer parti. Cependant, la distance de ligne de mire nécessaire restreint la transmission directe des informations quantiques à quelques milliers de kilomètres. L’une des solutions envisagées est d’équiper les satellites de mémoires quantiques. Par ailleurs, en observant les effets gravitationnels sur les systèmes quantiques, les scientifiques pourraient développer de nouvelles perspectives dans leurs recherches sur la théorie de la gravitation quantique. La recherche dans le domaine de l’intrication à long terme des systèmes de matière quantique dans l’espace-temps incurvé pourrait produire de nouvelles connaissances physiques. Le projet QSPACE financé par l’UE vise ainsi à développer une mémoire quantique refroidie au laser utilisable dans l’espace et présentant une faible empreinte carbone et des durées de stockage de plusieurs secondes. Un tel système pourrait surpasser les systèmes de CQ sans mémoire en offrant des performances mémorielles réalistes.
Objectif
Quantum experiments in space open up numerous interesting technological and scientific possibilities in the last years. Long-distance quantum communication (QC) is one of the first applications that would benefit from these advances as quantum information can be transferred over very long distances by satellites. However, this range is limited by the line-of sight distance which limits the direct transmission of quantum information to around few thousand kilometres. One solution to reach true global distances while relaxing the security assumptions used in satellite QC is to equip satellites with quantum memories (QMs). This would allow the implementation of satellite-based quantum repeater networks that could potentially cover global distances and increase the secret key rates by synchronising otherwise probabilistic detection events.
On the other hand, scientifically, the possibility of observing gravitational effects on quantum systems has the promise of bringing new perspectives into the search of a quantum theory of gravitation. In this regard, research into long-lived entanglement of quantum matter systems in curved space time could yield new physical insights. Along these lines we propose to develop a space-compatible, small-footprint laser-cooled quantum memory with storage times in the order of seconds. Our preliminary work suggests that such a system could beat the memory-less quantum communication schemes with realistic memory performances.
Champ scientifique
Mots‑clés
Programme(s)
Régime de financement
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Coordinateur
10117 Berlin
Allemagne