Descrizione del progetto
Sviluppare memorie quantistiche a lunga vita compatibili con lo spazio
Gli esperimenti quantistici nello spazio hanno portato a numerosi e interessanti progressi tecnologici da cui la comunicazione quantistica a lunga distanza potrebbe trarre vantaggio. Tuttavia, la linea della distanza di visibilità limita la trasmissione diretta delle informazioni quantistiche a poche migliaia di chilometri. Una soluzione è quella di equipaggiare i satelliti con memorie quantistiche. Inoltre, osservando gli effetti gravitazionali sui sistemi quantistici, gli scienziati potrebbero acquisire nuovi punti di vista nella loro ricerca di una teoria quantistica della gravitazione. La ricerca nell’ambito della correlazione a lunga vita dei sistemi di materia quantistica nello spazio-tempo curvo potrebbe portare a ottenere nuove informazioni nel campo della fisica. Il progetto QSPACE, finanziato dall’UE, intende pertanto sviluppare una memoria quantistica raffreddata via laser, a bassa impronta e compatibile con lo spazio con tempi di archiviazione nell’ordine dei secondi. Un sistema del genere potrebbe superare gli schemi di comunicazione quantistica senza memoria con prestazioni di memoria realistiche.
Obiettivo
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.
Campo scientifico
Parole chiave
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Coordinatore
10117 Berlin
Germania