Strong coupling QED of mesoscopic point contacts

介观点接触的强耦合QED

基本信息

项目摘要

Quantum electrodynamics (QED), describing all the low energy physics around us, captures the interaction of matter (electrons) and the electromagnetic field (photons). In vacuum the coupling between electrons and photons is weak due to the smallness of the fine-structure constant, yet cavity Quantum electrodynamics (CQED), and in recent years also circuit quantum electrodynamics (cQED), have led to an unprecedented level of control over quantum states. While the bare electron-photon interaction remains weak, coherent coupling has been achieved by implementing high finesse cavities such that the ‘matter’ and the ‘field’ hybridize. Currently, two main challenges in atomic and condensed matter physics are addressed: Tailoring strong matter-light coupling ‘in the material’ on the one hand and exploring strongly correlated many-body systems on the other hand. Mesoscopic solid state circuits allow to attack simultaneously both strong light-matter interactions and many-body correlations due to their unique properties: Charge-charge correlations naturally exist and can be tuned, e.g. by tuning the transmission through coherent conductors, and light-charge interactions can, by circuit fabrication, reach effective fine structure constants on the order of 1. The main goal of this project is to investigate a novel domain of QED, namely out-of-equilibrium quantum circuits in presence of both strong electron-electron and electron-photon interactions. To attack this challenging goal, we will focus on circuits that combine many-body complexity with conceptual simplicity, namely, quantum point contacts (QPCs) and superconducting point contacts (SPCs). Both systems offer an exquisite experimental control over the electronic scattering at the single channel level which enables the tuning of the scattering amplitudes from the well-understood tunneling regime to the strongly correlated limit of a perfectly transmitting channel, thus QPCs implementing Fermi liquid correlations and SPC superconducting ones. We follow two directions: In one, the point contacts are coupled to optimized radiofrequency (RF) circuits enabling an efficient detection of photons emitted upon electron scattering; in two, high impedance RF circuits are employed to achieve strong QED coupling giving rise to multi-photon emission and thus strong back-action effects. Theoretical modelling and quantitative descriptions accompany are integral part of these realizations. This French-German project combines the complementary expertise of two experimental and two theory groups. It offers a unique research environment within this binational cooperation to attack a very timely and highly challenging research topic of relevance also beyond the mesoscopic solid state community.
量子电动力学(QED)描述了我们周围所有的低能物理现象,它捕捉到了物质(电子)和电磁场(光子)之间的相互作用。在真空中,由于精细结构常数很小,电子和光子之间的耦合很弱,然而腔量子电动力学(CQED)以及近年来的电路量子电动力学(CQED)已经导致了对量子态的前所未有的控制水平。虽然裸电子-光子相互作用仍然很弱,但通过实现高精细腔,使得“物质”和“场”杂交,已经实现了相干耦合。目前,原子和凝聚态物理中的两个主要挑战得到了解决:一方面是在“材料”中剪裁强物质-光耦合,另一方面是探索强相关的多体系统。介观固体电路由于其独特的性质,允许同时攻击强光-物质相互作用和多体相关性:电荷-电荷相关性自然存在并且可以调谐,例如通过调谐相干导体的传输,和光-电荷相互作用可以通过电路制造达到1数量级的有效精细结构常数。该项目的主要目标是研究QED的一个新领域,即存在强电子-电子和电子-光子相互作用的非平衡量子电路。为了实现这一具有挑战性的目标,我们将专注于将多体复杂性与概念简单性相结合的电路,即量子点接触(qpc)和超导点接触(spc)。这两个系统都提供了对单通道水平电子散射的精细实验控制,使散射振幅从已知的隧穿状态调整到完美传输通道的强相关极限,从而实现了费米液体相关和SPC超导。我们遵循两个方向:一方面,点接触耦合到优化的射频(RF)电路,能够有效地检测电子散射时发射的光子;第二,采用高阻抗射频电路实现强QED耦合,从而产生多光子发射,从而产生强反作用效应。理论建模和定量描述是这些实现的组成部分。这个法德项目结合了两个实验小组和两个理论小组的互补专业知识。它在这种两国合作中提供了一个独特的研究环境,以攻击一个非常及时和高度挑战性的相关研究课题,也超出了介观固体社区。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Professor Dr. Joachim Ankerhold其他文献

Professor Dr. Joachim Ankerhold的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Professor Dr. Joachim Ankerhold', 18)}}的其他基金

Quantum heat engines
量子热机
  • 批准号:
    408781289
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Units
Quantum Electric Transport Meets Quantum Optics: Josephson Photonics with Strong Charge-Light Coupling
量子电传输遇上量子光学:具有强电荷光耦合的约瑟夫森光子学
  • 批准号:
    316835022
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Cooperative quantum phenomena in circuits with Josephson junctions: Strong driving, photon generation, and non-Gaussian noise
约瑟夫森结电路中的协同量子现象:强驱动、光子生成和非高斯噪声
  • 批准号:
    214374243
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Charge transfer through molecular junctions with superconducting electrodes
通过超导电极的分子连接进行电荷转移
  • 批准号:
    24961188
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Priority Programmes
Elektrontransfer über Molekülbrücken; Ladungstransport durch Einzelmolekülkontakte; Quantendynamik in stark kondensierter Phase; Kohärenz in multi- und bistabilen Potentialen
通过分子桥进行电子转移;
  • 批准号:
    5408131
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Heisenberg Fellowships
Elektronentransfer über molekulare Brücken
通过分子桥进行电子转移
  • 批准号:
    5375761
  • 财政年份:
    2002
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Quantum Electric Transport Meets Quantum Optics: Josephson Photonics with Strong Charge-Light Coupling Specifically for the continuation: Strong Light-Matter Coupling in Josephson Photonics:Multi-photon Resonances, Quantum Locking and Synchronization
量子电传输遇上量子光学:具有强电荷-光耦合的约瑟夫森光子学专门用于延续:约瑟夫森光子学中的强光-物质耦合:多光子共振、量子锁定和同步
  • 批准号:
    459903924
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants

相似国自然基金

KLK10调控胶质—血管耦合与对话促缺血性卒中后血脑屏障修复的机制
  • 批准号:
    82371465
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于外泌体TRPV4-Nox4 coupling途径探讨缺氧微环境调控鼻咽癌转移侵袭和血管新生的机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
内质网、线粒体、细胞核互作网络与钙离子调控机制研究
  • 批准号:
    92054105
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    80.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划
基于p32-GCS1复合物的线粒体-内质网互作体系鉴定与功能研究
  • 批准号:
    92054106
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    83.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划
PKM2调控脂滴与线粒体互作机制及生理功能研究
  • 批准号:
    92054107
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    83.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划
基于功能蛋白质组学的线粒体相关内质网膜内源动态蛋白互作网络研究
  • 批准号:
    91954103
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    74.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划
棕色脂肪细胞脂滴线粒体互作的建立及维持机制研究
  • 批准号:
    91954108
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    79.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划
CRAC钙通道的功能及调控机制探究
  • 批准号:
    91954205
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    291.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划
新型二茂铁基四咪唑类大环配体的合成、表征及其金属配合物在非均相C-C偶联反应中的应用研究
  • 批准号:
    21102132
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
一类新型可调的手性膦配体的合成及其在不对称Suzuki-Miyaura反应中的应用
  • 批准号:
    20972196
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    35.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Examining the Function of a Novel Protein in the Cardiac Junctional Membrane Complex
检查心脏连接膜复合体中新型蛋白质的功能
  • 批准号:
    10749672
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Unravelling coupling between multiscale tissue mechanics and heart valve calcification
揭示多尺度组织力学与心脏瓣膜钙化之间的耦合
  • 批准号:
    EP/X027163/2
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Fellowship
CAREER: Molecular imprinting strategy to rationally design porous solid acid catalysts for C-C coupling chemistries
职业:分子印迹策略合理设计用于 C-C 偶联化学的多孔固体酸催化剂
  • 批准号:
    2340993
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Continuing Grant
CAS: Designing Copper-based Multi-metallic Single-atom Alloys for Cross Coupling Reactions through Combined Surface Science and Catalytic Investigations
CAS:通过结合表面科学和催化研究设计用于交叉偶联反应的铜基多金属单原子合金
  • 批准号:
    2400227
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Continuing Grant
FDSS Track 1: Integrating Research and Education in Magnetosphere-Ionosphere-Atmosphere Coupling at Clemson University
FDSS Track 1:克莱姆森大学磁层-电离层-大气耦合研究与教育相结合
  • 批准号:
    2347149
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: GEM--Multi-scale Magnetosphere-Ionosphere-Thermosphere Coupling Dynamics Driven by Bursty Bulk Flows
合作研究:GEM——突发体流驱动的多尺度磁层-电离层-热层耦合动力学
  • 批准号:
    2349872
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
Methylation of mRNA as a coupling mechanism between diet, metabolism and the circadian clock.
mRNA 甲基化作为饮食、新陈代谢和生物钟之间的耦合机制。
  • 批准号:
    MR/Y003896/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Fellowship
Solar Eclipse Workshop: Observations of April 2024 Total Solar Eclipse and Community Discussion of Multi-Scale Coupling in Geospace Environment; Arlington, Texas; April 8-10, 2024
日食研讨会:2024年4月日全食观测及地球空间环境多尺度耦合的社区讨论;
  • 批准号:
    2415082
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
Next Generation Plasmon Coupling Nanosensors
下一代等离子耦合纳米传感器
  • 批准号:
    2344525
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
Electrocatalytic Cross-Coupling Reactions with Heterogeneous Single Atom Catalysts
多相单原子催化剂的电催化交叉偶联反应
  • 批准号:
    EP/Y002628/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了