RAISE-TAQS: Integrated Photonics for Quantum Interfaces of Atoms, Molecules, and Light

RAISE-TAQS:原子、分子和光量子界面的集成光子学

基本信息

  • 批准号:
    1839176
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 100万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-09-15 至 2022-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

New technologies that exploit quantum mechanical phenomena promise transformative advances in communication, storage, and processing of information compared to what is possible with currently available, classical systems. While many proof of principle advances have been demonstrated in research laboratories, quantum phenomena are inherently fragile, and developing reliable systems for real world applications is one of the major challenges in the field. This research program will integrate state-of-the-art optical fabrication technologies with laser cooled atoms to develop compact and robust devices that couple atomic quantum memories to optical photons for secure quantum communication. Similar technologies will be used to couple populations of molecules. The research program will thereby advance the progress of quantum science, while enabling new technologies for secure communication systems and quantum chemistry of benefit to government and industrial sectors. Research and education activities supported by this NSF award will contribute to workforce training for quantum technologies and development of course material that will enhance the participation of under-represented groups in science and technology.This project will advance the state of the art of photonic technologies used for quantum science by targeting two specific applications. The group will design, fabricate, and test an integrated photonic device containing planar metaoptics, optical gratings, and high finesse fiber optic resonators in order to implement a functional, and pre-aligned module for atomic memory enhanced quantum key distribution. The research will advance the state of the art in integrated photonics for atomic experiments and demonstrate new capabilities for quantum cryptography and communication. In addition the group will use the fiber resonators for studies of condensed phase molecular spectroscopy and reactivity in the regime of strong coupling.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
与现有的经典系统相比,利用量子力学现象的新技术有望在通信、存储和信息处理方面取得变革性进展。虽然在研究实验室中已经证明了许多原理性进展,但量子现象本质上是脆弱的,并且为真实的世界应用开发可靠的系统是该领域的主要挑战之一。该研究计划将把最先进的光学制造技术与激光冷却原子相结合,开发出紧凑而强大的设备,将原子量子存储器与光子耦合,以实现安全的量子通信。类似的技术将被用于耦合分子群体。因此,该研究计划将推动量子科学的进步,同时为政府和工业部门的安全通信系统和量子化学提供新技术。由NSF资助的研究和教育活动将有助于量子技术的劳动力培训和课程材料的开发,以提高科学和技术中代表性不足的群体的参与。该项目将通过针对两个特定应用,推进用于量子科学的光子技术的最新水平。该小组将设计,制造和测试一个集成光子器件,包括平面元光学器件,光栅和高精细度光纤谐振器,以实现原子存储增强量子密钥分配的功能和预对准模块。该研究将推进原子实验集成光子学的最新发展,并展示量子密码学和通信的新能力。此外,该小组将使用光纤谐振器的凝聚相分子光谱和反应性的强耦合制度的研究。这个奖项反映了NSF的法定使命,并已被认为是值得的支持,通过评估使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Perspectives on quantum transduction
  • DOI:
    10.1088/2058-9565/ab788a
  • 发表时间:
    2020-03-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Lauk, Nikolai;Sinclair, Neil;Simon, Christoph
  • 通讯作者:
    Simon, Christoph
Efficient generation of optical bottle beams
  • DOI:
    10.1515/nanoph-2021-0243
  • 发表时间:
    2021-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.5
  • 作者:
    Yuzhe Xiao;Zhaoning Yu;R. Wambold;H. Mei;G. Hickman;R. Goldsmith;M. Saffman;M. Kats
  • 通讯作者:
    Yuzhe Xiao;Zhaoning Yu;R. Wambold;H. Mei;G. Hickman;R. Goldsmith;M. Saffman;M. Kats
An optical chip for a single atom single photon source
一种单原子单光子源光学芯片
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Zhang, Jin;Oh, Eunji;Yu, Zhaoning;Mehlenbacher, Brandon;Kats, Mikhail;Goldsmith, Randall;Saffman, Mark
  • 通讯作者:
    Saffman, Mark
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  • DOI:
    10.1364/cleo_si.2020.sth4g.7
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Yu, Zhaoning;Hickman, Garrett;Saffman, Mark;Kats, Mikhail A.
  • 通讯作者:
    Kats, Mikhail A.
Multiphysics Modeling of Grating Chips for Magneto-Optical Trapping of Atoms
用于原子磁光捕获的光栅芯片的多物理场建模
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Deshpande, Sanket;Yu, Zhaoning;Zhang, Jin;Oh, Eunji;Huft, Preston;Hickman, Garrett;Goldsmith, Randall;Saffman, Mark;Kats, Mikhail A.
  • 通讯作者:
    Kats, Mikhail A.
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  • 作者:
    Mark Saffman
  • 通讯作者:
    Mark Saffman
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  • 通讯作者:
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知道了