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INTEGRATED MECHANICS FOR MODULAR QUANTUM RECONFIGURABLE CIRCUITS

Description du projet

Une plate-forme modulaire sur puce équipée d’une reconfiguration mécanique

Les technologies quantiques ont le potentiel pour résoudre les problèmes actuels de communication, de calcul et de détection. En ce qui concerne toutes les plates-formes proposées, le défi consiste à répartir l’intrication entre un grand nombre de qubits. Bien que les qubits de spin interfacés via des circuits intégrés photoniques (PIC) constituent une base prometteuse pour une plateforme, les variations de la nanofabrication entravent son évolutivité. Le projet IMMQUIRE, financé par l’UE, vise à compenser les variations de fabrication des qubits de spin et des PIC en développant une plateforme modulaire sur puce équipée d’une reconfiguration mécanique. Pour ce faire, il utilisera des qubits de spin de haute qualité en diamant, des PIC en nitrure d’aluminium et des systèmes microélectromécaniques en tant que technologies habilitantes. Le projet rendra possible une modularité sans précédent dans le processus de nanofabrication, permettant des expériences qui nous rapprocheront des promesses des technologies quantiques.

Objectif

Quantum technologies hold enormous potential to address unsolved problems in communications, computation, and sensing. The central challenge to all proposed platforms is to distribute entanglement between a large number of qubits. A promising platform is based on spin qubits interfaced via photonic integrated circuits (PICs), but nanofabrication variations hamper its scalability.
My objective in this project is to overcome these limitations by developing a modular on-chip platform equipped with mechanical reconfiguration to compensate for fabrication variations of spin qubits and PICs. I propose to rely on high-quality diamond spin qubits, aluminum nitride (AlN) PICs, and microelectromechanical systems (MEMS), as the enabling technologies. I will develop a nanofabrication process integrating diamond spin defects and AlN MEMS PICs. On-chip MEMS will be used to reconfigure large-scale AlN PICs and to strain and spectrally align transferred diamond defects. After addition of a superconducting film, superconducting nanowire single-photon detectors (SNSPDs) will be added to the platform for efficient qubit readout. After optimization of a suitable modular architecture, I will demonstrate fully-integrated one-, two-, and three-module systems, enabling the experimental demonstration of a controlled-NOT quantum gate (a universal quantum logic gate), and a 3-qubit Greenberger-Horne-Zeilinger state (an initial resource for quantum computation). I will leverage collaboration with leading experts in my two host groups at MIT and WWU, as well as my own strong background in MEMS PICs to realize this interdisciplinary project.
The unprecedented scalability enabled by IMMQUIRE will allow for experiments that bring us closer to the promises of quantum technologies, such as secure communications and non-forgeable currency, preparation of quantum states for ultra-precise sensing, optimization over big data, and molecular simulations for new material and drug development.

Coordinateur

TECHNISCHE UNIVERSITEIT DELFT
Contribution nette de l'UE
€ 246 669,12
Adresse
STEVINWEG 1
2628 CN Delft
Pays-Bas

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Région
West-Nederland Zuid-Holland Delft en Westland
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 246 669,37

Participants (1)

Partenaires (1)