Sequentielle parametrische Verstärkung: Quantentechnologie mit Multimode-Licht

• Antragstellerin: Professorin Dr. Maria Chekhova, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 499995074

Die parametrische Verstärkung spielt in vielen Quantentechnologien eine wichtige Rolle. Ein parametrischer Verstärker ist in der klassischen Elektronik ebenso unverzichtbar wie ein Operationsverstärker. Das eigentliche Rauschen eines parametrischen Verstärkers ist das gequetschte Vakuum, das Hauptinstrument der Quantenoptik. Durch Aneinanderreihen von zwei parametrischen Verstärkern erhält man das sogenannte SU (1,1) -Interferometer, das vor Jahrzehnten theoretisch vorgeschlagen, aber erst kürzlich experimentell realisiert wurde. Dies ist ein Beispiel für ein aktives Interferometer. Es übertrifft herkömmliche passive Interferometer und bietet neue Topologien, die für viele Quantenanwendungen geeignet sind.Durch kürzlich durchgeführte Experimente bestätigt, bietet die sequentielle parametrische Verstärkung:- Phasenempfindlichkeit besser als Schrotrauschgrenze gibt;- Möglichkeit der optischen Homodyne Detektion durch Verwendung des zweiten optischen parametrischen Verstärkers anstelle eines lokalen Oszillators;- Toleranz gegenüber ineffektive Detektion, sofern die Verstärkung des zweiten Verstärkers ausreichend hoch ist.SPARQL wird eine sequentielle parametrische Multimode-Verstärkung entwickeln und sie für die Bedürfnisse der Quantentechnologie verwenden. Wir werden die parametrische Verstärkung sowohl der räumlichen als auch der zeitlichen Moden betrachten. Als Ergebnis werden wir die folgenden Techniken implementieren, mit Toleranz gegenüber ineffektive Detektion:- squeezing-enhanced Bildgebung und Mikroskopie;- squeezing-enhanced Raman-Spektroskopie und Weitfeldmikroskopie mit der riesigenBeschleunigung aufgrund der Multimode-Struktur;- squeezing-enhanced Multimode-QKD.Darüber hinaus betrachten wir die nicht-Gaußsche Multimodal Quantensensorik, um die Grenzen von Squeeze-Enhanced Sensing, Spektroskopie und Mikroskopie zu überwinden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich, Israel, Tschechische Republik
• Kooperationspartner: Professor Dr. Radim Filip; Dr. Yoad Michael; Professor Dr. Avi Peer, Ph.D.; Professor Dr. Nicolas Treps