Projektbeschreibung
Von der aktiven Steuerung von Qubits zur Umsetzung groß angelegter Quantenphotonikschaltkreise
Quantenverschränkung ist ein Phänomen, das sich auf Quantenebene beobachten lässt und potenziell zur unmittelbaren Übertragung von Daten zwischen Chips verwendet werden könnte. Aktuelle Fortschritte bei photonischen Quantentechnologien stellen die grundlegenden Instrumente zur Erzeugung und Manipulation von Photonen innerhalb eines Chips bereit. Allerdings sind groß angelegte Experimente unter Beteiligung zahlreicher Quantenbits (Qubits) immer noch schwierig, da es noch kein Verfahren gibt, um mehrere Quellen identischer Photonen auf demselben Chip zu integrieren und zu steuern. Das EU-finanzierte Projekt NANOMEQ wird zwei aufblühende Forschungsgebiete miteinander verbinden – die Optomechanik und deterministische Photonenemitterschnittstellen –, um Quantenschaltkreise aktiv kontrollieren und groß angelegte nanomechanische Quantenphotonikschaltkreise umsetzen zu können. Sollte das Projekt erfolgreich sein, werden die Ergebnisse zu bedeutenden Meilensteinen in der Quantenphotonik beitragen und der Hochskalierung von Photonenemitterschnittstellen für fortgeschrittene Anwendungen in der Quanteninformationsverarbeitung den Weg ebnen.
Ziel
Photons are essential for transmitting quantum information and for building entangled system on a global scale. Recent developments in photonic quantum technologies provide the fundamental tools for generating and manipulating photons within a chip. Yet, performing large-scale experiments, involving many quantum bits (or qubits), remains a major challenge due to the lack of a method to incorporate and control many sources of identical photons in the same chip. With an efficient strategy to control quantum photonic circuits, single-photon sources, and multi-photon entanglement, a fully-integrated platform for quantum information processing with many qubits and logical gates, can be built.
In this project, I intend to merge two flourishing fields of research, opto-mechanics and deterministic photon-emitter interfaces, in order to achieve active control of quantum circuits and to realize large-scale nano-mechanical quantum photonic circuits. Unparalleled by other methods, nano-mechanical systems enable full control over light propagation in optical circuits with exceedingly low loss and noise, which makes them fully compatible with single-photon emitters.
The main highlights of NANOMEQ are to:
1. Build the world’s smallest and most efficient photonic quantum gate.
2. Control light-matter interaction to efficiently extract, in a scalable fashion, many high-fidelity photonic qubits from a deterministic single-photon source.
3. Perform on-chip frequency conversion to telecom wavelengths for long-distance communication.
These achievements will be milestones in quantum photonics and, by addressing outstanding challenges in the field, will pave the way for scaling-up deterministic photon-emitter interfaces for advanced quantum-information processing and beyond.
Wissenschaftliches Gebiet
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-STG - Starting GrantGastgebende Einrichtung
1165 Kobenhavn
Dänemark