Atom-based Quantum Photonics

基于原子的量子光子学

基本信息

  • 批准号:
    EP/R002061/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 162.63万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2017 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The goal of this Platform Grant is to provide underpinning support for a range of activities at the Durham node of the Joint Quantum Centre (JQC) Durham-Newcastle. These are in the general area of the interaction of atoms with electromagnetic radiation (in our case, mostly visible light and near infrared, extending into the ultraviolet, microwaves and terahertz). The physical systems we study consist of either gas atoms in a heated container, or atoms cooled with lasers to within a millionth of a degree above absolute zero. They offer perfect opportunities for the detailed study and exploitation of quantum mechanics, in an accessible and easily controllable way. In addition to using light to understand the behaviour of the atoms, we have taken advantage of numerous opportunities to make optical devices based on our expertise in atom-light interactions. This Platform Grant will enable us to build on our existing strengths by bringing together individually successful research themes and techniques. This requires a hybrid approach where currently separate experimental themes are brought together, made to work simultaneously, and extended into the quantum regime. Our vision for this adventurous challenge is to develop novel techniques within the domain of atom-based quantum photonics, with the aim being to make and manipulate photons (the elementary particle, or quantum, of light).The 21st century has witnessed an explosion of research activity into manipulating individual quantum entities (single atoms, single ions, single photons...). This theme was the subject of the 2012 Nobel Prize in Physics, see http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2012/. One of the most significant breakthroughs is the realisation that the mysterious quantum property of entanglement in addition to being at the heart of Einstein's "spooky action at a distance" was also a resource for the emerging field of quantum information processing. There is a drive towards harnessing the properties of single quantum entities such as qubits in a quantum computer, which could yield computing devices with unprecedented power exploiting the exponential scale up of complexity in a quantum system. Photons are the ideal mediators of quantum information between different nodes of a quantum device, and to interface with atoms in a quantum memory.The results from our experiments will be incorporated into talks for the public and schoolchildren given by the investigators.
这一平台赠款的目标是为联合量子中心(JQC)达勒姆-纽卡斯尔的达勒姆节点的一系列活动提供支持。这些都是原子与电磁辐射(在我们的例子中,主要是可见光和近红外,延伸到紫外线、微波和太赫兹)相互作用的一般领域。我们研究的物理系统要么由加热容器中的气体原子组成,要么由激光冷却到绝对零度以上百万分之一度的原子组成。它们为详细研究和利用量子力学提供了完美的机会,以一种可访问和容易控制的方式。除了使用光来了解原子的行为外,我们还利用了无数机会,基于我们在原子-光相互作用方面的专业知识制造光学设备。这一平台赠款将使我们能够通过将各自成功的研究主题和技术结合在一起,在现有优势的基础上再接再厉。这需要一种混合的方法,将目前不同的实验主题结合在一起,使其同时工作,并扩展到量子制度。我们对这一冒险挑战的愿景是在基于原子的量子光子学领域开发新的技术,目的是制造和操纵光子(光的基本粒子或量子)。21世纪见证了操纵单个量子实体(单原子、单离子、单光子)的研究活动的爆炸性增长。这一主题是2012年诺贝尔物理学奖的主题,参见http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2012/.最重大的突破之一是认识到纠缠这一神秘的量子属性除了是爱因斯坦“远程幽灵行动”的核心之外,也是新兴量子信息处理领域的资源。人们正在努力利用单个量子实体的特性,比如量子计算机中的量子比特,这可能会产生具有前所未有的能力的计算设备,利用量子系统中复杂程度的指数级增长。光子是量子设备不同节点之间量子信息的理想媒介,也是与量子存储器中的原子相互作用的理想媒介。我们的实验结果将被纳入研究人员为公众和学童所做的演讲中。

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)
A device for magnetic-field angle control in magneto-optical filters using a solenoid-permanent magnet pair
一种使用螺线管-永磁体对磁光滤波器中磁场角度控制的装置
Universality of Z3 parafermions via edge mode interaction and quantum simulation of topological space evolution with Rydberg atoms
通过边缘模式相互作用实现 Z3 平费米子的普适性以及里德伯原子拓扑空间演化的量子模拟
  • DOI:
    10.48550/arxiv.2111.04132
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Benhemou A
  • 通讯作者:
    Benhemou A
Universality of Z 3 parafermions via edge-mode interaction and quantum simulation of topological space evolution with Rydberg atoms
通过边缘模式相互作用实现 Z 3 平费米子的普适性以及里德伯原子拓扑空间演化的量子模拟
  • DOI:
    10.1103/physrevresearch.5.023076
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Benhemou A
  • 通讯作者:
    Benhemou A
Quantum and nonlinear effects in light transmitted through planar atomic arrays
  • DOI:
    10.1038/s42005-020-00404-3
  • 发表时间:
    2019-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    R. J. Bettles;Mark D. Lee;S. Gardiner;J. Ruostekoski
  • 通讯作者:
    R. J. Bettles;Mark D. Lee;S. Gardiner;J. Ruostekoski
Polarization spectroscopy of an excited state transition in Rubidium
  • DOI:
    10.1364/osac.439037
  • 发表时间:
    2021-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Nourah F. Almuhawish;Shuying Chen;L. Downes;M. Jamieson;Andrew R. MacKellar;K. Weatherill
  • 通讯作者:
    Nourah F. Almuhawish;Shuying Chen;L. Downes;M. Jamieson;Andrew R. MacKellar;K. Weatherill
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    $ 162.63万
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