Descripción del proyecto
Ingeniería y estudio de sistemas cuánticos atómicos en materiales bidimensionales al borde del espacio-tiempo
La capacidad de crear y controlar estados cuánticos conectados resulta fundamental para las tecnologías de la información cuántica. La manipulación del espín electrónico asociado a los centros de color de materiales bidimensionales podría llegar a eliminar la necesidad de mantener las tecnologías cuánticas en entornos criogénicos. Sin embargo, el desarrollo de todo el potencial de estos sistemas de cúbits atómicos se ve obstaculizado por la falta de información atomística sobre sus propiedades. El proyecto AQE2D, financiado con fondos europeos, tiene como objetivo superar este reto al aprovechar avances innovadores en el control sintético de materiales bidimensionales y sondas ultrarrápidas de un solo átomo. La ingeniería atómicamente precisa de materiales bidimensionales y la información sin precedentes sobre emisores cuánticos atómicos podrían transformar la detección y la información cuánticas.
Objetivo
The ability to create and control connected quantum states established the advent of quantum information technologies (Q-IT). Manipulation of the electron spin associated with colour centres in solid state crystals is one of the pillar technologies that could eventually push Q-IT beyond cryogenic environments. Exploitation of the full potential of these atomic qubit systems is, however, hampered by two key challenges: the lack of atomistic insights into their properties, and the ability to place them with the required fidelity and atomic spatial precision.
Here I propose to converge recent breakthrough developments in the synthetic control of two-dimensional (2D) materials and ultra-fast, single-atom resolving probes to overcome these challenges. Specifically, I will develop a platform for electro-optically addressable spin qubits (Atomic Quantum Emitters, AQEs) in 2D materials based on atomic dopants in transition metal dichalcogenide (TMD) monolayers and molecular spin systems in 2D covalent organic frameworks (2D-COFs). These systems will provide an ideal platform to generate AQEs by chemical design, to control the mesoscopic environment averting variability between emitters, to achieve atomically precise spatial placement, to identify and eliminate decoherence channels, and to develop high-fidelity scalable pumping schemes.
The proposed construction of a spin-polarized ultrafast THz scanning probe microscope with optical detection capabilities will enable the direct correlation of structural, electronic, magnetic, and optical properties of individual AQEs with simultaneous atomic spatial resolution and picosecond time resolution. This will open new frontiers in the spatio-temporal characterization and control of solid-state AQE systems.
The atomically precise engineering of 2D quantum materials and unprecedented microscopic insights into AQEs bear transformative potential for the field of quantum sensing, communication and information processing.
Ámbito científico (EuroSciVoc)
CORDIS clasifica los proyectos con EuroSciVoc, una taxonomía plurilingüe de ámbitos científicos, mediante un proceso semiautomático basado en técnicas de procesamiento del lenguaje natural.
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Palabras clave
Programa(s)
Régimen de financiación
ERC-STG - Starting GrantInstitución de acogida
8600 Dubendorf
Suiza