Nonlinear Optics in the Quantum Regime, Based on Ultracold Rydberg Atoms

基于超冷里德堡原子的量子体系中的非线性光学

基本信息

  • 批准号:
    472396-2015
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 10.93万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Research Tools and Instruments - Category 1 (<$150,000)
  • 财政年份:
    2014
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2014-01-01 至 2015-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Optics, a central field of physics research in its own right, continues to produce new technologies which find widespread and extremely powerful application in fields ranging from atomic physics to information sciences to biology and medicine. Most of modern optics research over the past 50 years falls broadly into two areas: "nonlinear optics," where interactions between intense beams of light lead to rich, complex phenomena; and "quantum optics," where the particle nature of light plays a role and novel effects due to quantum mechanics have been shown to offer exciting new possibilities (e.g. for ultrasecure communications, exponential speedups in certain computational tasks, and quantum-enhanced precision measurement). Such "nonlinear" interactions are generally so weak that they are unobservable at the single-photon level, meaning that these two realms of optical physics have moved in opposite directions, with very little overlap. Based on the recent discovery that highly excited atomic states (known as "Rydberg states") can be used to generate powerful interactions at the single-photon level, it is suddenly becoming feasible to merge these two areas, developing an essentially new field of physics, previously inaccessible. In this new frontier of "quantum nonlinear optics," the richness of nonlinear interactions will be harnessed to create and utilize quantum entanglement. In addition to opening up an entirely new domain for fundamental research, this has the promise to lead to powerful new quantum technologies, for instance for quantum computation and simulation. We are requesting funds to purchase the laser systems necessary to excite these Rydberg states, building on our group's unique combination of expertise with ultracold atoms and entangled photons, along with our several-year-old project on quantum light-matter interfaces. This equipment will position us to be among the handful of teams around the world participating in the birth of this new field of physics.
光学本身就是物理学研究的一个中心领域,它不断产生新技术,这些技术在从原子物理到信息科学到生物学和医学等领域都有广泛而极其强大的应用。 在过去的50年里,大多数现代光学研究大致福尔斯两个领域:“非线性光学”,在那里,强光束之间的相互作用导致了丰富而复杂的现象;和“量子光学”,其中光的粒子性质起着作用,量子力学的新效应已被证明提供了令人兴奋的新可能性(例如,用于超安全通信、某些计算任务中的指数加速以及量子增强的精确测量)。 这种“非线性”相互作用通常非常弱,以至于在单光子水平上无法观察到,这意味着这两个光学物理领域朝着相反的方向发展,几乎没有重叠。 基于最近的发现,高度激发的原子态(称为“里德伯态”)可以用来在单光子水平上产生强大的相互作用,突然之间,将这两个领域合并起来变得可行,从而开发出一个以前无法进入的新物理学领域。 在“量子非线性光学”这一新的前沿领域,非线性相互作用的丰富性将被用来创造和利用量子纠缠。 除了为基础研究开辟一个全新的领域外,这还有望带来强大的新量子技术,例如量子计算和模拟。 我们正在申请资金,以购买激发这些里德堡态所需的激光系统,建立在我们小组与超冷原子和纠缠光子的独特专业知识结合上,以及我们沿着几年的量子光物质界面项目。 这些设备将使我们成为世界上参与这一新物理领域诞生的少数团队之一。

项目成果

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Steinberg, Aephraim其他文献

Experimental nonlocal and surreal Bohmian trajectories
  • DOI:
    10.1126/sciadv.1501466
  • 发表时间:
    2016-02-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    13.6
  • 作者:
    Mahler, Dylan H.;Rozema, Lee;Steinberg, Aephraim
  • 通讯作者:
    Steinberg, Aephraim

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Laboratory for studying tunneling times and tailored potentials for atoms with tunable interactions
研究隧道时间和具有可调相互作用的原子的定制电势的实验室
  • 批准号:
    RTI-2023-00535
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 10.93万
  • 项目类别:
    Research Tools and Instruments
Quantum measurements, quantum nonlinear optics, & quantum foundations using entangled photons and ultracold & Rydberg atoms
量子测量、量子非线性光学、
  • 批准号:
    RGPIN-2020-05767
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 10.93万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Quantum measurements, quantum nonlinear optics, & quantum foundations using entangled photons and ultracold & Rydberg atoms
量子测量、量子非线性光学、
  • 批准号:
    RGPIN-2020-05767
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 10.93万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Quantum measurements, quantum nonlinear optics, & quantum foundations using entangled photons and ultracold & Rydberg atoms
量子测量、量子非线性光学、
  • 批准号:
    RGPIN-2020-05767
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 10.93万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Experimental Quantum Information, Quantum Measurement, and Quantum Foundations With Entangled Photons and Ultracold Atoms
实验量子信息、量子测量以及纠缠光子和超冷原子的量子基础
  • 批准号:
    RGPIN-2015-04257
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 10.93万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Experimental Quantum Information, Quantum Measurement, and Quantum Foundations With Entangled Photons and Ultracold Atoms
实验量子信息、量子测量以及纠缠光子和超冷原子的量子基础
  • 批准号:
    RGPIN-2015-04257
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    2018
  • 资助金额:
    $ 10.93万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Experimental Quantum Information, Quantum Measurement, and Quantum Foundations With Entangled Photons and Ultracold Atoms
实验量子信息、量子测量以及纠缠光子和超冷原子的量子基础
  • 批准号:
    RGPIN-2015-04257
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 10.93万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Experimental Quantum Information, Quantum Measurement, and Quantum Foundations With Entangled Photons and Ultracold Atoms
实验量子信息、量子测量以及纠缠光子和超冷原子的量子基础
  • 批准号:
    RGPIN-2015-04257
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 10.93万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Experimental Quantum Information, Quantum Measurement, and Quantum Foundations With Entangled Photons and Ultracold Atoms
实验量子信息、量子测量以及纠缠光子和超冷原子的量子基础
  • 批准号:
    RGPIN-2015-04257
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 10.93万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Entangled photons and ultracold atoms for studies of fundamental quantum mechanics and applications to quantum information
纠缠光子和超冷原子用于基础量子力学研究和量子信息应用
  • 批准号:
    194094-2010
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 10.93万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual

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基于无线光载射频(Radio over Free Space Optics)技术的分布式天线系统关键技术研究
  • 批准号:
    60902038
  • 批准年份:
    2009
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    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Nonlinear quantum optics using Rydberg excitons
使用里德堡激子的非线性量子光学
  • 批准号:
    2887904
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 10.93万
  • 项目类别:
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Nonlinear quantum optics in integrated structures
集成结构中的非线性量子光学
  • 批准号:
    572628-2022
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 10.93万
  • 项目类别:
    University Undergraduate Student Research Awards
Quantum measurements, quantum nonlinear optics, & quantum foundations using entangled photons and ultracold & Rydberg atoms
量子测量、量子非线性光学、
  • 批准号:
    RGPIN-2020-05767
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 10.93万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Quantum Nonlinear Optics with Cold Atoms in Optical Lattices
光学晶格中冷原子的量子非线性光学
  • 批准号:
    546105-2020
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 10.93万
  • 项目类别:
    Postdoctoral Fellowships
Asymptotics and singularity formation in Nonlinear PDEs related to fluid dynamic, geophysical flows, quantum physics and optics.
与流体动力学、地球物理流、量子物理和光学相关的非线性偏微分方程中的渐近和奇点形成。
  • 批准号:
    RGPIN-2019-06422
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 10.93万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Frontiers of nonlinear quantum optics: from fundamentals to technology
非线性量子光学前沿:从基础到技术
  • 批准号:
    RGPIN-2021-03029
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 10.93万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Quantum Nonlinear Optics
量子非线性光学
  • 批准号:
    CRC-2016-00034
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 10.93万
  • 项目类别:
    Canada Research Chairs
Nonlinear and quantum optics in two-dimensional materials and nanophotonic systems
二维材料和纳米光子系统中的非线性和量子光学
  • 批准号:
    RGPIN-2020-05428
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 10.93万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Nonlinear and quantum optics in two-dimensional materials and nanophotonic systems
二维材料和纳米光子系统中的非线性和量子光学
  • 批准号:
    RGPIN-2020-05428
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 10.93万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Quantum Nonlinear Optics
量子非线性光学
  • 批准号:
    CRC-2016-00034
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 10.93万
  • 项目类别:
    Canada Research Chairs
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