CAREER: Scalable quantum photonic devices based on vertical quantum dots and photonic crystals

职业:基于垂直量子点和光子晶体的可扩展量子光子器件

基本信息

  • 批准号:
    1053537
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 40万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2011
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2011-02-01 至 2016-01-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Objective: The objective of this program is to address the problem of scalability of semiconductor quantum photonic devices currently limited by the inherently random nucleation process of self-assembled quantum dots. The approach is to design, fabricate, and characterize a novel type of vertical quantum dot, which can be precisely positioned in large quantity by top-down fabrication techniques with respect to photonic crystal resonator modes. Intellectual Merit: Quantum information science is a fast growing and highly interdisciplinary field with the potential to cause revolutionary advances in science and engineering. Spatial arrangement of several quantum dots with respect to a cavity mode is still an open issue and formation of quantum networks seems quite challenging. The proposed approach offers a pathway to overcome these challenges and demonstrate scalability. If successful, this work will also lead to the demonstration of multi-photon entanglement on a chip and opens up fascinating possibilities to investigate advanced quantum optical effects such as photon blockade in cleaner systems and under very controlled conditions.Broader Impact: The proposed work is transformative in nature since the anticipated scalable quantum photonic devices enable novel applications in on-chip quantum information processing, quantum communication, quantum lithography, and national security. The educational activities integrate research in nanotechnology in form of a Nanophysics Summer School for undergraduates, as well as high-school and community college teachers. Underrepresented groups will be motivated and encouraged to participate via the Stevens Technical Enrichment Program and the research will be disseminated to K-12 students within the NSF GK-12 program.
目的:该计划的目的是解决目前受到自组装量子点固有的随机成核过程限制的半导体量子光子器件的可扩展性问题。该方法是设计、制造和表征一种新型垂直量子点,它可以通过相对于光子晶体谐振器模式的自上而下的制造技术来大量精确定位。智力优势:量子信息科学是一个快速发展且高度跨学科的领域,有可能在科学和工程领域带来革命性的进步。多个量子点相对于腔模式的空间排列仍然是一个悬而未决的问题,并且量子网络的形成似乎相当具有挑战性。所提出的方法提供了克服这些挑战并展示可扩展性的途径。如果成功,这项工作还将导致芯片上多光子纠缠的演示,并为研究先进的量子光学效应(例如在更清洁的系统和非常受控的条件下的光子封锁)开辟了令人着迷的可能性。 更广泛的影响:拟议的工作是本质上是变革性的,因为预期的可扩展量子光子器件能够在片上量子信息处理、量子通信、量子光刻和国家安全方面实现新的应用。这些教育活动以纳米物理学暑期学校的形式为本科生以及高中和社区大学教师整合了纳米技术研究。将通过史蒂文斯技术强化计划激励和鼓励代表性不足的群体参与,并且该研究将在 NSF GK-12 计划内传播给 K-12 学生。

项目成果

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  • 影响因子:
    0
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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    Stefan Strauf
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  • 通讯作者:
    Stefan Strauf

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