STORMYTUNE Spectral-Temporal Metrology with Tailored Quantum Measurements (DFM.AD002.123)

Thematic area

Physical sciences and technologies of matter

Project area

Structure responsible for the research project

National Institute of Optics (INO)

Project manager

COSTANZA TONINELLI
Phone number: 05523081
Email: costanza.toninelli@ino.cnr.it

Abstract

Metrology explores the most efficient and precise way to perform measurements. This established area of study has considerable impact on our everyday lives. Better timing measurements could improve the performance of GPS and laser ranging; better frequency resolution could help to identify more substances more quickly. We can exploit the counterintuitive behaviour of quantum objects to perform measurements with better accuracy compared to classical methods. Quantum metrology currently focusses on measuring phases. We will take a new approach in considering time and frequency, develop a theory framework that will help us define the fundamental limitations of our idea and implement tailored quantum measurements. The goal being to outperform classical strategies and thus find immediate applications, something that hasn't been achieved in metrology to date. We will build devices and prototypes that have functionality. We will demonstrate spectroscopy - frequency measurements - with a resolution beyond classical limits. Further, we will implement compressed sensing techniques for the resource efficient characterisation of time and frequency distributions of quantum light.

Goals

T1.2-CNR -Tempo-frequenza da emettitori quantistici singoli (UNIROMA3, UPB, ICL): UNIROMA3 esplorerà la generazione deterministica di modi TF da un sistema a due livelli a stato solido. Ecciteremo singole molecole a temperature criogeniche con una frequenza di Rabi molto inferiore alla velocità di emissione spontanea - il cosiddetto regime di Heitler. Qui, l'interazione è completamente coerente e la luce diffusa replica le proprietà di coerenza ottica al primo ordine del campo di eccitazione, producendo singoli fotoni in un modo spaziale e di TF simile a un laser. I modi TF generati da emettitori quantici a molecola singola saranno caratterizzate con metodi sviluppati in T1.4, e UPB e ICL forniranno supporto con impulsi di modellazione con durata da femtosecondi a nanosecondi.

D1.2 (UNIROMA3) CNR- Modi TF da emettitori quantistici (M18-->24): generazione e verifica dei modi TF scelte dall'utente per una metrologia ottimale da singole molecole.

T3.2-CNR - Dimostrazione della super-risoluzione TF (UNIROMA3, ICL, UPB, UCM, UPOL): UNIROMA3 utilizzerà la differenza di frequenza della transizione tra due diverse molecole generando singoli fotoni nelle modalità TF scelte dall'utente (cf

Start date of activity

01/01/2021

Keywords

Entanglement, coherence, quantum metrology

Last update: 22/04/2025