Quantum Acoustics with Semiconducting Artificial atoms
半导体人造原子的量子声学
基本信息
- 批准号:465136867
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:德国
- 项目类别:Research Grants
- 财政年份:
- 资助国家:德国
- 起止时间:
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
For future quantum technologies no isolated approach meets all the stringent criteria for practical devices. Here, hybrid quantum systems step in and combine complementary strengths of dissimilar single systems, while at the same time avoiding their individual shortcomings. The central objective of our project is the proof of principle demonstration of such a hybrid quantum platform utilizing the three best known excitations in solid state physics: Sound, charge and light. In practice we will develop an interface between surface acoustic wave (SAW) phonons, single semiconductor quantum dot (QD) excitons and photons. Bringing this platform from the semiclassical to the full quantum regime is a key step towards future hybrid quantum technologies and applications.To reach this goal we combine our experimental and theoretical expertise to realize a comprehensive toolbox by tackling three research task each focussing on an individual building block but all being interconnected: (1) We will develop theory and experiment for studying the coherence between different phonon sideband channels of the scattered light in the single-photon regime. The development is based on our existing well functioning resonance fluorescence technique and it will extend our existing knowledge about the fundamental coupling mechanism between the acoustically modulated QD and photons. This newly developed interferometry tool will be used in all other tasks. (2) We will explore the QD-SAW-light coupling in acoustic resonators of various geometries. The use of such resonators allows to increase the SAW’s coupling efficiency, reaching parameters that are not accessible in unstructured systems. We will develop specific resonator designs bringing together numerical simulations and cutting-edge material processing to deliberately control the acoustic properties of our resonators. (3) The final task is the joint experimental-theoretical study of the phonon-QD-photon interaction in the quantum regime. To reach this limit an acoustic resonator has to be cooled to its quantum ground states, which will ultimately allow single phonon control allowing reciprocal quantum transduction between the phononic and photonic domains. Here the previously gained insight into the resonator performance is of key importance and will help to thoroughly explore the classical to quantum boundary.Each stage of the project brings innovation to the research field, as new theoretical approaches and experimental techniques will be developed. These will not only push our considered approach for an hybrid quantum platform based on phonons, excitons and photons, but will also trigger other concepts that could for example utilize magnetic excitations in the form of magnons.
对于未来的量子技术,没有孤立的方法符合实用设备的所有严格标准。在这里,混合量子系统介入并结合了不同的单个系统的互补优势,同时避免了它们的个人缺点。我们项目的核心目标是使用固态物理学中最著名的兴奋:声音,电荷和光线的三种兴奋,证明了这种混合量子平台的原理证明。在实践中,我们将在表面声波(SAW)声子,单个半导体量子点(QD)激子和照片之间发展一个接口。将这个平台从半古老到完整的量子制度是迈向未来混合量子技术和应用的关键一步。要实现这一目标,我们结合了实验和理论专业知识,通过解决三个研究任务来实现全面的工具箱,每个研究任务都集中在单个构件上,但所有人都相互关联,以发展理论和实验范围:(1)我们(1)我们(1)我们(1)我们(1)我们将散布互为范围:1)(1)我们将散布在范围内:1)政权。该开发基于我们现有功能良好的共振荧光技术,它将扩展我们对声学调制QD和照片之间基本耦合机制的现有知识。这个新开发的干扰工具将用于所有其他任务。 (2)我们将探索各种几何形状的声学谐振器中的QD-Saw-saw-light耦合。这种谐振器的使用允许提高锯的耦合效率,从而达到在非结构化系统中无法访问的参数。我们将开发特定的谐振器设计,将数值模拟和尖端的材料处理汇总在一起,以故意控制谐振器的声学特性。 (3)最终任务是对量子QD-photon相互作用的联合实验理论研究。为了达到此限制,必须将声音谐振器冷却到其量子接地状态,这最终将允许单个声子控制,从而允许声音域和光子域之间的相互量子转导。在这里,先前对谐振器性能的了解至关重要,并将有助于彻底探索经典到量子边界。随着新的理论方法和实验技术的发展,项目的每个阶段将创新到研究领域。这些不仅将根据声子,激子和照片推动我们考虑的混合量子平台的方法,而且还将触发其他概念,例如,可以以磁铁形式利用磁兴奋。
项目成果
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科研奖励数量(0)
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专利数量(0)
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Professor Dr. Hubert Johannes Krenner其他文献
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