Physics and Applications of Quantum Nanophotonics Systems

量子纳米光子系统的物理与应用

基本信息

  • 批准号:
    2012023
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 207.66万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-09-01 至 2025-08-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

A number of intellectual and technical advances have recently resulted in a new era of the physical sciences that brings to the center stage the controlled manipulation of physical systems according to the rules of quantum mechanics. These advances have created an interdisciplinary research area that encompasses fields ranging from quantum information theory, quantum optics and atomic physics to mesoscopic physics, nanoscience and engineering. This research program is aimed at exploring fundamental physics and potential applications of controlled quantum systems at the interface of quantum optics and nanoscience. The program involves the interplay between theory and experiment as well as investigation of potential applications at the frontier of quantum information processing and communication. This award is supported jointly by the following NSF Programs that span four Divisions and two Directorates: Atomic Molecular and Optical Physics (Theory and Experiment); Quantum Information Science; Electronic and Photonic Materials; Electronics, Photonics, and Magnetic Devices; and Chemical Measurement and Imaging. The research is based on several major advances from prior years in the researcher's labs. These include implementation of large arrays of individual trapped atoms, realization of quantum network nodes using both individual atoms trapped near photonic crystals and an integrated diamond nanophotonics platform, and exploration of a new family of optical emitters in two-dimensional semiconductor materials. Specifically, the work on quantum optical physics in nanophotonic structures will be aimed at exploring arrays of quantum emitters coupled to photons confined to sub-wavelength dimensions, and creating, controlling and exploring large-scale entangled states in such systems. The project will specifically emphasize the exploration of scalable systems for quantum networking. The studies include investigation of techniques for quantum communication over long distances using realistic, lossy optical fibers, as well as exploration of new applications of quantum networks. The theoretical research will focus on quantum dynamics of strongly interacting photons and atoms with emphasis on using coherent and dissipative mechanisms to control quantum many-body states and studies of novel applications. In addition to supporting the project’s own experimental efforts, the theoretical work will provide “seeds” for new research projects and directions.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.
最近,许多知识和技术的进步导致了物理科学的新时代,它把根据量子力学规则对物理系统的控制操纵带到了中心舞台。这些进展创造了一个跨学科的研究领域,涵盖了从量子信息理论,量子光学和原子物理到介观物理,纳米科学和工程等领域。该研究计划旨在探索量子光学和纳米科学界面上受控量子系统的基础物理和潜在应用。该计划涉及理论和实验之间的相互作用,以及在量子信息处理和通信的前沿潜在应用的调查。 该奖项由以下跨越四个部门和两个理事会的NSF项目联合支持:原子分子和光学物理(理论和实验);量子信息科学;电子和光子材料;电子、光子学和磁器件;和化学测量和成像。这项研究是基于研究人员实验室前几年的几项重大进展。这些包括实现单个被困原子的大型阵列,使用光子晶体附近被困的单个原子和集成金刚石纳米光子平台实现量子网络节点,以及探索二维半导体材料中的新光学发射器家族。具体而言,纳米光子结构中的量子光学物理学工作将旨在探索量子发射器阵列,这些量子发射器与限制在亚波长维度的光子耦合,并在此类系统中创建,控制和探索大规模纠缠态。该项目将特别强调探索量子网络的可扩展系统。这些研究包括使用现实的、有损耗的光纤进行长距离量子通信的技术研究,以及量子网络新应用的探索。理论研究将侧重于强相互作用光子和原子的量子动力学,重点是使用相干和耗散机制来控制量子多体状态和研究新的应用。除了支持该项目自身的实验工作外,理论工作还将为新的研究项目和方向提供“种子”。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(49)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Electrically controlled emission from singlet and triplet exciton species in atomically thin light-emitting diodes
  • DOI:
    10.1103/physrevb.103.l161411
  • 发表时间:
    2021-04-29
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Joe, Andrew Y.;Jauregui, Luis A.;Kim, Philip
  • 通讯作者:
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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
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  • 作者:
    Ebadi, S.;Keesling, A.;Lukin, M. D.
  • 通讯作者:
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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    Choi, Soonwon
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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
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  • 作者:
    Ocola,Paloma L.;Dimitrova,Ivana;Lukin,Mikhail D.
  • 通讯作者:
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2023-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    D. Tan;D. Bluvstein;M. Lukin;J. Cong
  • 通讯作者:
    D. Tan;D. Bluvstein;M. Lukin;J. Cong
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Quantum leap from light to atoms
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  • 通讯作者:
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    2018
  • 资助金额:
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  • 批准号:
    1737921
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 207.66万
  • 项目类别:
    Standard Grant
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  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 207.66万
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    2017
  • 资助金额:
    $ 207.66万
  • 项目类别:
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知道了