Dynamics of superatom quantum dots: single photon emission

超原子量子点动力学:单光子发射

基本信息

  • 批准号:
    EP/H002839/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 77.93万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2009
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2009 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Most current platforms for quantum information technology rely on low temperature, either produced by cryogenic cooling as in the case of quantum dots or laser cooling as in the case of atom and ion traps. In all cases this cooling carries a considerable overhead which reduces the potential for scaling. In this proposal we explore a novel quantum technology based on highly excited room temperature atoms. The key quantum ingredient is the strong interactions between highly excited Rydberg states. The term Rydberg is used to describe an atom in a state where the average position of the outer electron is very far from the nucleus, of order 10,000 farther away than for a ground state atom. Rydberg atoms are extremely sensitive to electric fields and extremely sensitive to each other. If a laser is applied to excite atoms to a Rydberg state the energy level shifts induced by strong atomic interactions inhibit multiple excitations by a process known as blockade. This blockade mechanism results in a highly entangled quantum state known as a superatom. In the superatom state the single excitation is distributed equally among all the constituent atoms. As the superatom can support only one electronic excitation, it may be considered as the atomic analogue of a semiconductor quantum dot. In contrast to most other quantum information technologies, superatom quantum dots in thermal ensembles require neither cryogenic nor laser cooling, and consequently offer a robust and practical platform for quantum information science.The goal of the project is to develop a high bandwidth probe to detect the dynamics of superatoms in thermal atomic ensembles, and investigate single photon emission from a superatom. The project will lay the foundations for scalable, room temperature, quantum computing.
目前大多数量子信息技术平台都依赖于低温,要么是量子点的低温冷却,要么是原子和离子阱的激光冷却。在所有情况下,这种冷却都会带来相当大的开销,这会降低结垢的可能性。在这个提议中,我们探索了一种基于高激发室温原子的新型量子技术。关键的量子成分是高度激发的里德伯态之间的强相互作用。里德堡一词用来描述一个原子的状态,其中外层电子的平均位置距离原子核非常远,比基态原子远10,000个数量级。里德伯原子对电场极其敏感,对彼此也极其敏感。如果用激光将原子激发到里德伯态,那么由强原子相互作用引起的能级移动会通过一种称为阻断的过程抑制多重激发。这种封锁机制导致了一种高度纠缠的量子态,称为超原子。在超原子状态下,单个激发在所有组成原子中均匀分布。由于超原子只能支持一个电子激发,它可以被认为是半导体量子点的原子模拟。与大多数其他量子信息技术相比,热原子系综中的超原子量子点既不需要低温也不需要激光冷却,因此为量子信息科学提供了一个强大而实用的平台。该项目的目标是开发一种高带宽探针,用于探测热原子系综中超原子的动力学,并研究超原子的单光子发射。该项目将为可扩展的室温量子计算奠定基础。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Optical response of gas-phase atoms at less than ?/80 from a dielectric surface.
气相原子在电介质表面的光学响应小于 ?/80。
  • DOI:
    10.1103/physrevlett.112.253201
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Whittaker KA
  • 通讯作者:
    Whittaker KA
Microwave control of the interaction between two optical photons
  • DOI:
    10.1103/physreva.89.043827
  • 发表时间:
    2013-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    D. Maxwell;D. Maxwell;D. Szwer;D. Szwer;D. Paredes-Barato;D. Paredes-Barato;H. Busche;H. Busche;Jonathan D. Pritchard;A. Gauguet;A. Gauguet;Matthew Jones;Matthew Jones;Charles S. Adams;Charles S. Adams
  • 通讯作者:
    D. Maxwell;D. Maxwell;D. Szwer;D. Szwer;D. Paredes-Barato;D. Paredes-Barato;H. Busche;H. Busche;Jonathan D. Pritchard;A. Gauguet;A. Gauguet;Matthew Jones;Matthew Jones;Charles S. Adams;Charles S. Adams
The hyperfine Paschen-Back Faraday effect
超精细帕邢-巴克法拉第效应
  • DOI:
    10.48550/arxiv.1401.1659
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Zentile M
  • 通讯作者:
    Zentile M
All-optical quantum information processing using Rydberg gates.
  • DOI:
    10.1103/physrevlett.112.040501
  • 发表时间:
    2013-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    D. Paredes-Barato;C. Adams
  • 通讯作者:
    D. Paredes-Barato;C. Adams
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  • DOI:
    10.48550/arxiv.1308.0129
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Weller L
  • 通讯作者:
    Weller L
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  • 期刊:
  • 影响因子:
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  • 作者:
    Martell L. Teasley;Jerome H. Schiele;Charles Adams;Nathern S. A. Okilwa
  • 通讯作者:
    Nathern S. A. Okilwa
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    1986-09-01
  • 期刊:
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    2000-05-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    Daniel Hommer

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    $ 77.93万
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    1983
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    $ 77.93万
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    07213230
  • 财政年份:
    1995
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    $ 77.93万
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