Horizon Europe EIC-Pathfinder ARTEMIS
Project name: moleculAR maTerials for on-chip intEgrated quantuM lIght sourceS
Project acronym: ARTEMIS
Abstract
ARTEMIS proposes fundamental research toward the development of integrable single and entangled photon sources based on metallorganic molecular compounds. The project is motivated by the urgent need for novel quantum sources with unprecedented versatility, flexibility and performance.
This goal will be pursued by resorting to molecular materials, based on transition metal and/or lanthanide ions with organic moieties, characterized by tunable linear downshifted emission as well as non-linear optical properties enabling on-demand single photons and entangled photon pairs/triplets generation. Such flexible and processable metallorganic materials will replace traditional quantum photon sources based on bulk inorganic crystals allowing for the direct integration of wavelengthtunable quantum sources on current devices.
The molecular quantum sources will be combined with suitable designed plasmonic supernanostructured cavities to achieve the highest optical enhancement. The proposed progress will be gained through cutting-edge synthesis techniques and advanced characterization methods integrated with nano-photonics engineering strategies.
The devices and methods developed in this project will lead to photon sources with competitive performance in terms of coherence, efficiency, scalability, and cost. This will lead to a fundamental breakthrough in the development of quantum technologies, paving the way to bring them out of the laboratory into the real world.
The achievement of the high risk/high gain project goal requires an intensive research activity in different scientific/technological areas, achievable thanks to a multidisciplinary consortium, and the right balance among the competitiveness of the expected results, the degree of the technological innovation, and future development.
The outcomes and targets are expected to lead European research at the forefront of the second quantum revolution, thus contributing to Europe’s position as a global leader in the field.
Keywords: Quantum Technologies (e.g. computing and communication), Quantum Chemistry, Quantum optics and quantum information, Lanthanides, Quantum light source, Nonlinear optical materials
Résumé
ARTEMIS propose une recherche fondamentale pour le développement de sources de photons uniques et intriqués intégrables basées sur des composés moléculaires métallorganiques. Le projet est motivé par le besoin urgent de nouvelles sources quantiques dotées d'une polyvalence, d'une flexibilité et d'une performance sans précédent.
Cet objectif sera poursuivi en recourant à des matériaux moléculaires, basés sur des métaux de transition et/ou des ions lanthanides avec des groupements organiques, caractérisés par une émission linéaire accordable et décalée ainsi que par des propriétés optiques non linéaires permettant la génération de photons uniques et de paires/triplets de photons intriqués à la demande. Ces matériaux métallorganiques flexibles et transformables remplaceront les sources de photons quantiques traditionnelles basées sur des cristaux inorganiques en vrac, ce qui permettra l'intégration directe de sources quantiques accordables en longueur d'onde sur les dispositifs actuels.
Les sources quantiques moléculaires seront associées à des cavités plasmoniques supernanostructurées conçues de manière appropriée afin d'obtenir une amélioration optique maximale. Les progrès proposés seront réalisés grâce à des techniques de synthèse de pointe et à des méthodes de caractérisation avancées, intégrées dans le système de gestion de l'information de l'entreprise.
Les progrès proposés seront réalisés grâce à des techniques de synthèse de pointe et à des méthodes de caractérisation avancées intégrées à des stratégies d'ingénierie nano-photonique. Les dispositifs et les méthodes développés dans le cadre de ce projet conduiront à des sources de photons aux performances compétitives en termes de cohérence, d'efficacité, d'évolutivité et de coût. Il en résultera une percée fondamentale dans le développement des technologies quantiques, ouvrant la voie à leur utilisation dans le monde réel.
La réalisation de l'objectif du projet à haut risque et à haut gain nécessite une activité de recherche intensive dans différents domaines scientifiques et technologiques, réalisable grâce à un consortium multidisciplinaire, et un juste équilibre entre la compétitivité des résultats attendus, le degré d'innovation technologique et le développement futur.
Les résultats et les objectifs devraient permettre à la recherche européenne d'être à l'avant-garde de la deuxième révolution quantique, contribuant ainsi à la position de l'Europe en tant que leader mondial dans ce domaine.
