Matter-Wave Interferometers

Il campo dell'interferometria a onde di materia sta emergendo come un campo interdisciplinare molto promettente, all'interfaccia tra scienza fondamentale e tecnologie quantistiche/fotonica/industria europea dei semiconduttori. Gli obiettivi primari di MAWI consistono nell'utilizzare lo squisito controllo degli atomi ultrafreddi per implementare interferometri guidati da onde di materia e per formare giovani ricercatori nei campi emergenti dell'interferometria a onde di materia e dei sensori quantistici basati su schemi interferometrici. L'obiettivo di MAWI si situa nell'area della sensoristica quantistica, con un potenziale miglioramento della sensibilità di diversi ordini di grandezza rispetto ai dispositivi esistenti. Il raggiungimento di questo obiettivo richiede la formazione della futura generazione di "ricercatori dell'interferometria quantistica" esperti in un'ampia gamma di argomenti, dalla scienza fondamentale a quella applicata, inclusi gli sviluppi sperimentali e la modellizzazioni di sistemi realistici, con forti connessioni con l'industria e le piu' recenti tendenze tecnologiche. Il nostro network si concentrera' sulla combinazione della preparazione ottimale delle sorgenti atomiche ultrafredde iniziali e dei potenziali per controllare e guidare gli atomi; la loro combinazione per costruire interferometri ad atomi integrati per misurazioni di precisione, ad esempio di rotazioni e accelerazioni; e progressi tecnologici verso la loro miniaturizzazione. L'obiettivo finale di un dispositivo quantistico ad atomi freddi completamente integrato potrebbe diventare un importante obiettivo commerciale nel prossimo decennio, integrando sviluppi paralleli nei settori della fotonica e dei semiconduttori. Supportato dalle nostre strutture all'avanguardia, dalle nostre competenze, dalla partecipazione di note aziende europee e da un'ampia gamma di partner esterni affermati, siamo pronti a fornire contributi duraturi agli sviluppi scientifici e tecnologici delle architetture integrate basate su onde di materia e alla formazione della prossima generazione di leader della ricerca che spingeranno le tecnologie quantistiche anche oltre le nostre attuali aspettative.

The field of matter-wave interferometry is emerging as a highly-promising interdisciplinary field, at the interface between fundamental science and quantum technologies/photonics/semiconductor European industry. The primary goals of MAWI are to use the exquisite control of ultracold quantum matter to implement guided matter-wave interferometers and to train young researchers in the emerging fields of matter-wave interferometry and quantum sensors based on interferometric schemes. The remit of MAWI is in the area of novel quantum sensing devices, with potential sensitivity enhancement of several orders of magnitude with respect to existing devices. Achieving this goal requires training the next generation of “quantum interferometry researchers” to a broad range of topics from fundamental to applied science, including both experimental developments and modelling, with strong connections to industry and emerging technological trends. Our training network focuses on the combination of optimal preparation of initial ultracold atomic sources and potentials to control and guide the atoms; their combination to build integrated guided atom interferometers for precision measurements, e.g., of rotations and accelerations; and technological advances towards their miniaturisation. The end goal of a fully-integrated cold atom quantum device could become a major commercial tool in the coming decade, complementing, or potentially even hybridising with, parallel developments in the photonics and semiconductor industries. Supported by our state-of-the-art facilities, our complementary expertise and skills, the participation of well-known European companies and a broad range of established external partners, we are poised to make lasting contributions to the scientific and technological developments of integrated matter-wave architectures and to the training of the next generation of research leaders who will propel quantum technologies even beyond our current expectations.