QuIC-TAQS: Multifunctional integrated quantum photonic processor for quantum interconnect

QuIC-TAQS:用于量子互连的多功能集成量子光子处理器

基本信息

  • 批准号:
    2138174
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 250万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-09-01 至 2025-08-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Quantum information technology leverages the fundamental laws of quantum mechanics for information processing, which is expected to significantly advance the capability of computing, sensing, and communication security. The essential underlying backbone is quantum interconnect that can transfer quantum information faithfully between disparate systems. A variety of approaches have been explored for this purpose. So far, their performances are limited and significant challenges remain before they could be implemented in a practical quantum interconnect that requires transferring fragile quantum states faithfully at a high speed, in a scalable fashion, and across a broad spectral range. The project aims to address this challenge, by exploring and developing a multifunctional integrated quantum processing unit for photons that can significantly enhance the quantum connectivity for a future quantum interconnect. This research is expected to offer a new paradigm for processing quantum information carried by photons, opening up a novel path towards the quantum advantage. The technology developed under this program is expected to have profound commercial impact on the industrial sector. The project will contribute to the workforce development for future quantum industry. The associated educational efforts and outreach activities are expected to offer extraordinary materials and inspiration and excellent opportunities for training students from K-12 to graduate students and for broadening the participation from underrepresented and economically disadvantageous groups.This project aims to explore and develop a multifunctional quantum photonic processor on a newly developed scalable and integrated lithium niobate platform, to produce, store, manipulate, and transduce photonic quantum states and scalable quantum bits in a deterministic fashion that is expected to significantly enhance the quantum connectivity for next-generation quantum interconnect. The project leverages our leading expertise in integrated photonics, quantum and nonlinear optics, quantum material science and engineering, and quantum measurement and characterization, to carry out a synergetic fundamental research directed towards realizing efficient photon-photon and photon- ion interactions that would enable a series of quantum logic, transduction, storage, and processing functionalities expected to transform the state-of-the-art of quantum connectivity. The direct telecom compatibility and the platform scalability of the underlying photonic integrated circuit platform enable seamless transition to practical implementation and application in the near future.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.
量子信息技术利用量子力学的基本定律进行信息处理,预计这将显着提高计算,传感和通信安全的能力。必不可少的基础骨干是量子互连,可以在不同的系统之间忠实地传输量子信息。为此,已经探索了各种方法。到目前为止,他们的性能是有限的,在可以以实用的量子互连实施之前,仍然存在重大挑战,该连接需要以高速,可扩展的方式忠实地转移脆弱的量子状态,并在广泛的频谱范围内转移。该项目旨在通过探索和开发用于光子的多功能集成量子处理单元来应对这一挑战,从而可以显着提高未来量子互连的量子连接性。预计这项研究将为处理光子携带的量子信息提供新的范式,为通往量子优势的新道路开辟了道路。根据该计划开发的技术预计将对工业部门产生深远的商业影响。该项目将有助于未来量子行业的劳动力发展。相关的教育工作和外展活动有望提供非凡的材料和灵感,并为培训K-12的学生培训研究生的学生提供了绝佳的机会,并扩大了代表性不足且经济上不利的群体的参与。该项目旨在探索和开发多功能量子在新开发的可伸缩和集成的Niobate平台上的光子处理器,以确定性的方式生产,存储,操纵和转换光子量子态和可伸缩量子位,该量子位有预计可显着提高下一代量子互连的量子连接性。该项目利用我们在集成光子学,量子和非线性光学,量子材料科学和工程以及量子测量和表征方面利用我们的领先专业知识,进行了针对实现有效的光子光子和光子相互作用的协同基础研究一系列量子逻辑,转导,存储和处理功能,预计会改变量子连通性的最先进。基础光子集成电路平台的直接电信兼容性和平台可伸缩性在不久的将来可以无缝过渡到实际实施和应用。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是值得通过基金会的知识分子和广泛的评估来支持的。影响审查标准。

项目成果

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  • 通讯作者:
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