RAISE-TAQS: Towards a Quantum Cloud
RAISE-TAQS:迈向量子云
基本信息
- 批准号:1839197
- 负责人:
- 金额:$ 100万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2018
- 资助国家:美国
- 起止时间:2018-10-01 至 2021-09-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Quantum science and technology promises realization of powerful quantum computational resource, aquantum cloud. While the exact implementation of quantum processing nodes and qubits to be used insuch networks are still the topic of research and debate, the information between the nodes will surely becarried by photons. Therefore, interfacing different types of qubits with photons at telecommunication wavelengths is critical for realization of scalable distributed quantum computational systems. This can lead to realization of high-speed electro-optic modulators and microwave photonicssystems that will find applications in classical and quantum optical networks, as well as the study ofinteresting and emerging physical phenomena including gauge field for photons, topological photonics,strongly-coupled quantum systems and so on. This program is focused on superconducting quantum technology, a leading quantum computing platform, that faces a challenge: efficient transfer of quantum information encoded into microwave photons over large distances.The program will provide a unique training ground for involved students and help train anew generation of quantum engineers and scientists.Technical: The goal of the proposed program is to achieve low-noise microwave-to-optical photon conversion with unity efficiency, and then leverage this to demonstrate quantum state transfer between superconducting qubit and a telecom photon. Superconducting qubit will be used as an on-demand source of microwave photons, by leveraging quantum interference effects. The qubit will be strongly coupled to a microwave resonator realized in few-atomic-layer superconducting films that exhibit unique microwave-plasmonic properties. These include low dissipation, high nonlinearity, and exceptionally high kinetic inductance, resulting in extraordinarily slow signal propagation. This will enable realization of compact microwave resonators that allow for strong coupling to a qubit on one end, and that match the dimensions of the optical circuits on the other end. Microwave-to-optical photon conversion will be based on the electrooptics approach using ultra low loss integrated lithium-niobate platform. The process will be enhanced by using triply resonant geometry that combines two optical and one microwave resonator.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
量子科学技术有望实现强大的量子计算资源——量子云。虽然此类网络中使用的量子处理节点和量子位的确切实现仍然是研究和争论的主题,但节点之间的信息肯定会由光子携带。因此,将不同类型的量子位与电信波长的光子连接对于实现可扩展的分布式量子计算系统至关重要。这可以实现高速电光调制器和微波光子系统,这些系统将在经典和量子光学网络中找到应用,以及对有趣和新兴物理现象的研究,包括光子规范场、拓扑光子学、强耦合量子系统等。 该项目专注于超导量子技术,这是一种领先的量子计算平台,它面临着一个挑战:在远距离上有效传输编码为微波光子的量子信息。该项目将为参与的学生提供独特的训练场地,并帮助培养新一代量子工程师和科学家。技术:该计划的目标是实现单位效率的低噪声微波到光学光子的转换,然后利用它来演示超导量子位和电信光子之间的量子态转移。通过利用量子干涉效应,超导量子位将被用作微波光子的按需源。该量子位将与在少原子层超导薄膜中实现的微波谐振器强耦合,该薄膜表现出独特的微波等离子体特性。这些包括低耗散、高非线性和异常高的动态电感,导致信号传播异常缓慢。这将能够实现紧凑的微波谐振器,该谐振器允许与一端的量子位强耦合,并与另一端的光路尺寸相匹配。微波到光学光子的转换将基于使用超低损耗集成铌酸锂平台的电光方法。该过程将通过使用结合了两个光学谐振器和一个微波谐振器的三重谐振几何结构来增强。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。
项目成果
期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Cavity electro-optics in thin-film lithium niobate for efficient microwave-to-optical transduction
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- 发表时间:2020-12-20
- 期刊:
- 影响因子:10.4
- 作者:Holzgrafe, Jeffrey;Sinclair, Neil;Loncar, Marko
- 通讯作者:Loncar, Marko
Optically Heralded Entanglement of Superconducting Systems in Quantum Networks
- DOI:10.1103/physrevlett.127.040503
- 发表时间:2021-07-22
- 期刊:
- 影响因子:8.6
- 作者:Krastanov, Stefan;Raniwala, Hamza;Englund, Dirk R.
- 通讯作者:Englund, Dirk R.
Development of Quantum Interconnects (QuICs) for Next-Generation Information Technologies
- DOI:10.1103/prxquantum.2.017002
- 发表时间:2021-02-24
- 期刊:
- 影响因子:9.7
- 作者:Awschalom, David;Berggren, Karl K.;Zhang, Zheshen
- 通讯作者:Zhang, Zheshen
On-chip electro-optic frequency shifters and beam splitters
- DOI:10.1038/s41586-021-03999-x
- 发表时间:2021-11-25
- 期刊:
- 影响因子:64.8
- 作者:Hu, Yaowen;Yu, Mengjie;Loncar, Marko
- 通讯作者:Loncar, Marko
Integrated photonics on thin-film lithium niobate
- DOI:10.1364/aop.411024
- 发表时间:2021-06-30
- 期刊:
- 影响因子:27.1
- 作者:Zhu, Di;Shao, Linbo;Loncar, Marko
- 通讯作者:Loncar, Marko
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