Descrizione del progetto
Immaginografia quantistica basata sul rumore subgranulare supera il limite di diffrazione
La diffrazione pone un limite fondamentale alla risoluzione dei sistemi di imaging e di telerilevamento, ma le tecnologie fotoniche quantistiche offrono un modo per superare questa barriera. Il progetto SURQUID, finanziato dall’UE, introdurrà tecniche innovative che permetteranno ai dispositivi LiDAR (LIght Detecting And Ranging «rivelazione e localizzazione mediante luce») di raggiungere una super-risoluzione al di sotto del limite di diffrazione di Rayleigh e una super-sensibilità al di sotto del limite del rumore granulare. La novità del sistema LiDAR ad alta precisione per l’imaging quantistico risiede nella combinazione della rilevazione quantistica omodina e della luce non classica. Per raggiungere i suoi obiettivi, il progetto unirà le competenze in materia di rilevazione ultraveloce di singoli fotoni, progettazione di circuiti nanofotonici e generazione di luce quantistica.
Obiettivo
Imaging and remote sensing protocols in the classical domain are fundamentally limited by the diffraction limit and detection noise. To move beyond these boundaries photonic quantum technologies provide new paradigms for achieving unprecedented sensing performance. The SURQUID project will achieve both super-resolution below the Rayleigh diffraction limit and super-sensitivity below the shot noise limit for light detection and ranging (lidar) applications. Using quantum homodyne detection (QHD) combined with non-classical illumination using entangled coherent states (ECS) we will realize a quantum lidar system for multi-scale quantum imaging with unparalleled accuracy and precision. We will implement a long-term stable QHD system by integrating multiple superconducting single photon detectors (SNSPDs) in nanophotonic circuits. Operation in the telecommunication spectral window, where atmospheric transparency is high, will enable remote quantum imaging on a logarithmic length scale from 100 mm to 100 km distances. Waveguide-integrated SNSPDs excel in performance in the telecom wavelength range and provide a scalable route towards multi-wavelength and multi-detector architectures. We will implement a two-color quantum lidar system where time-of-flight (TOF) detection with ultralow timing jitter below 10 ps on one wavelength will give information about target distance with 2 mm accuracy, while QHD combined with ECS illumination on a second wavelength will provide quantum-enhanced local spatial resolution. Through beam scanning and synchronized QHD we will realize super-resolved surface profiling. Our consortium is uniquely placed to tackle these challenges by joining leading experts in ultrafast single photon detection, nanophotonic circuit design and quantum light generation. The SURQUID project will realize a ready-to-use quantum lidar system for applications in super-resolved object identification, remote sensing and quantum enhanced imaging.
Campo scientifico
Parole chiave
Programma(i)
Invito a presentare proposte
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H2020-FETOPEN-2018-2019-2020-01
Meccanismo di finanziamento
RIA - Research and Innovation actionCoordinatore
48149 MUENSTER
Germania