Projektbeschreibung
Neue Experimente mit Quantenphänomenen in supraleitenden Quantenpunkten
Ziel des EU-finanzierten Projekts FERMIcQED ist die Erforschung von Wechselwirkungen neuartiger Quantenmaterialien mit Mikrowellen auf der Ebene einzelner Fermionen und Photonen. Um dieses ehrgeizige Ziel zu erreichen, werden im Rahmen des Projekts niedrigdimensionale Quantenleiter mit Architekturen gemäß Stand der Technik und Verfahren der Schaltungs-Quantenelektrodynamik (circuit quantum electrodynamics; circuit QED) kombiniert. Die Idee lautet, einen einzelnen fermionischen Freiheitsgrad innerhalb eines hybriden Josephson-Kontakts zu isolieren. Dabei geht es um einen Quantenpunkt, der mit zwei Supraleitern verbunden ist. Aufgrund des supraleitenden Näherungseffekts bilden sich im Quantenpunkt verschränkte Elektron-Loch-Zustände, die von der supraleitenden Phasendifferenz abhängen. Der in einem supraleitfähigen photonischen Hohlraum eingeschlossene Hybrid-Josephson-Effekt bewirkt die Kopplung dieser fermionischen Zustände an Mikrowellen. Auf diese Weise können deren Quanteneigenschaften in einer gut kontrollierbaren Umgebung untersucht werden.
Ziel
FERMIcQED aims at interfacing novel quantum materials with microwave light at the level of the single photon and fermion. To achieve this ambitious goal, I plan to use low-dimensional quantum conductors such as carbon nanotubes or semiconducting nanowires combined with state-of-the-art architectures and techniques of circuit Quantum Electrodynamics. The idea consists in isolating an individual fermionic degree of freedom within a hybrid Josephson junction a quantum dot connected to two superconductors. Due to the superconducting proximity effect, entangled electron-hole states called the Andreev bound states form in the quantum dot and depend on the superconducting phase difference. By enclosing the hybrid Josephson junction inside a superconducting photonic cavity, one can couple these fermionic states to microwave light and probe their quantum properties in a well-controlled environment.
Specifically, FERMIcQED will tackle three key experiments. First, we will detect the spin degree of freedom of the Andreev bound states and manipulate it coherently as a superconducting spin qubit. We will demonstrate strong coupling with cavity photons, which will enable quantum logic operations and long-range qubit interactions. Second, we will operate the hybrid Josephson junction in the topological regime in order to observe and manipulate Majorana fermions, thus implementing a topological qubit. At last, we will probe the joint entangled dynamics of bosonic and fermionic modes that coexist in hybrid Josephson junctions and simulate the spin-boson problem.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: Das European Science Vocabulary.
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- Naturwissenschaften Naturwissenschaften theoretische Physik Teilchenphysik Fermion
- Technik und Technologie Elektrotechnik, Elektronik, Informationstechnik Elektrotechnik Hardware Quantencomputer
- Naturwissenschaften Naturwissenschaften Elektromagnetismus und Elektronik Supraleiter
- Naturwissenschaften Naturwissenschaften theoretische Physik Teilchenphysik Photonen
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Schlüsselbegriffe
Schlüsselbegriffe des Projekts, wie vom Projektkoordinator angegeben. Nicht zu verwechseln mit der EuroSciVoc-Taxonomie (Wissenschaftliches Gebiet).
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Programm/Programme
Mehrjährige Finanzierungsprogramme, in denen die Prioritäten der EU für Forschung und Innovation festgelegt sind.
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H2020-EU.1.1. - EXCELLENT SCIENCE - European Research Council (ERC)
HAUPTPROGRAMM
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Thema/Themen
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
Finanzierungsplan
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
ERC-STG - Starting Grant
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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.
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(öffnet in neuem Fenster) ERC-2020-STG
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Finanzieller Nettobeitrag der EU. Der Geldbetrag, den der Beteiligte erhält, abzüglich des EU-Beitrags an mit ihm verbundene Dritte. Berücksichtigt die Aufteilung des EU-Finanzbeitrags zwischen den direkten Begünstigten des Projekts und anderen Arten von Beteiligten, wie z. B. Dritten.
91128 PALAISEAU CEDEX
Frankreich
Die Gesamtkosten, die dieser Organisation durch die Beteiligung am Projekt entstanden sind, einschließlich der direkten und indirekten Kosten. Dieser Betrag ist Teil des Gesamtbudgets des Projekts.