Project

Deterministische en schaalbare optische kwantum computers met lithium niobaat fotonische chips

Looptijd
01-10-2020 → 01-10-2021
Financiering
Gewestelijke en gemeenschapsmiddelen: Bijzonder Onderzoeksfonds
Mandaathouder
Onderzoeksdisciplines
  • Natural sciences
    • Photonics, optoelectronics and optical communications
    • Quantum information, computation and communication
    • Quantum optics
  • Engineering and technology
    • Nanophotonics
Trefwoorden
quantum fotonica
 
Projectomschrijving

De studie van kwantum systemen kent de laatste decennia een enorme opgang omwille van het potentieel om informatie te bewaren, bewerken en verzenden in dergelijke systemen. De grootste moeilijkheid om van kwantuminformatie-processing een praktische realiteit te maken, is de decoherentie van kwantum bits (qubits) als gevolg van interactie met de omgeving. In dit opzicht hebben fotonen een enorm voordeel op elk ander mogelijk kwantum systeem omdat ze nagenoeg vrij zijn van decoherentie. Ondanks het feit dat fotonen makkelijk gemanipuleerd kunnen worden om één-qubit operaties uit te voeren, is er echter een intrinsieke moeilijkheid om twee-qubit operaties te realiseren omdat fotonen niet makkelijk met elkaar interageren. Een tweede obstakel is de schaalbaarheid van dergelijke kwantum systemen om volume productie toe te laten, alsook om meer complexe circuits te kunnen realiseren. Om deze twee problemen aan te pakken, zullen wij lithium niobaat (LN) fotonische chips onderzoeken, gedopeerd met erbium. Dergelijke LN chips zijn momenteel beschikbaar met hoog brekingsindex-contrast en hoge kwaliteit, wat dense integratie en schaalbaarheid mogelijk maakt. Daarnaast is LN ook een goed gastkristal voor erbium, dat interactie tussen fotonen en dus twee-qubit operaties mogelijk maakt. Op die manier kunnen alle functionaliteiten voor een deterministische en optische kwantum computer gerealiseerd worden op een monolitisch en schaalbaar platform.