Optomechanical quantum sensors at room temperature

Projekt: Forschungsförderung

Projektdetails

Abstract

In Forschunggebiet der Cavity-Optomechanik wurde kürzlich ein großer Durchbruch erzielt: die erste Beobachtung von Quantenphänomenen mit kryogenen, optisch gekühlten Resonatoren (i.e. tatsächlich makroskopischen Objekten) einerseits und mit elektromagnetischen Feldern die mit diesen Resonatoren wechselwirken andererseits. Diese Ergebnisse ebnen den Weg für die Nutzung optomechanischer Systeme als Quantensensoren. Das Hauptziel dieses Projekts ist die tatsächliche Umsetzung von empfindlichen optomechanischen Sensoren die am Quantenlimit messen und die ungewöhnlichen Eigenschaften von Quantensystemen nutzen um die Effizienz von Messungen zu verbessern und die Integration der gewonnenen Information in Quantenkommunikationssysteme zu nutzen, sowohl auf der Ebene der mechanischen Resonatoren, als auch auf der Ebene der elektromagnetischen Felder.
Wir werden drei verschiedene Plattformen weiterentwickeln, die nach dem aktuellen Stand der Forschung besonders geeignet erscheinen dieses Ziel zu erreichen: (i) dielektrische Membranen unter Streß, (ii) optisch gefangene Nanoteilchen, (iii) Halbleiter-Mikroscheiben. The Auswahl erlaubt es die Erfolgswahrscheinlichkeit des Projekts zu maximieren, den Bereich erreichbarer Meßfrequenzen zu verbessern und durch erhöhte Diversität eine höhere Versatilität zu erreichen. Darüberhinaus werden wir, um verschiedene Quantenprotokolle zu testen Nanoelektromechanische Systeme nutzen, die als sehr erfolgreiche Testbank für diesen Zweck gezeigt wurden dank ihrer langen Kohärenzzeiten selbst bei Raumtemperatur und ihrer sonst unerreichten Kontrolmöglichkeiten.
Wir werden die Verbesserung mechanischer und optischer Eigenschaften der verschiedenen Systeme hinsichtlich ihrer kohärenten Kopplungsrate und der Minimierung von Dekohärenzzeiten durch innovative Ansätze über den State-of-the-art hinaus vorantreiben um letzlich deren Betrieb im Quantenregime bei Raumtemperatur zu erreichen. Dies stellt eine grundlegende Vorraussetzung für den realistischen Betrieb dieser Systeme als Sensoren dar. Wir weren tragbare Sensorsysteme bauen, die Leistungsfähigkeit der vierschiedenen Plattformen als Beschleunigungsensoren evaluieren und vergleichen, und die Möglichkeiten von Systemintegration und zukünftige Funktionalisierung für erweiterte Sensoranwendungen testen. Das herstellen und manipulieren von Quantenzuständen eines Sensors stellt in der zweiten Quantenrevolution eine wichtige Entwicklung dar, zum Beispiel für die Realisierung eines Quantennetzwerks das Informationen über die Umgebung sammelt und über Quantenkommunikationskanäle übermittelt.
AkronymQuaSeRT
StatusAbgeschlossen
Tatsächlicher Beginn/ -es Ende1/06/1831/12/21

Projektbeteiligte

  • Universität Wien
  • Consiglio Nazionale delle Ricerche (Leitung)
  • Delft University of Technology
  • Centre National De La Recherche Scientifique (CNRS)
  • Universität Konstanz