Grant: Collaborative Science, Technology and Innovation Program - Collaborative R&D Initiatives

The Project will support the development of polarisation resolved single photon sensors over a broad range of photon energies (THz - telecom - visible) using photoexcitation of trions in gate defined quantum circuits in 2D quantum materials. Unique advantages of 2D quantum materials include bandgap tunability, photon polarisation to valley optical transitions, high quantum coherence and trion binding energy exceeding room temperature. The Project will support the development of quantum sensors in that quantum transport of a single electron from source to drain through a quantum dot (QD) proceeds at a specific value of back-gate voltage. When a single photon is absorbed in a QD, an exciton is created. An electron coherently interacts with the exciton forming a trion, changing the required back-gate voltage and quenching transport. Hence, the presence of a single exciton absorbed by a single photon can be electrically detected at a single electron level. The team will also explore methods to enhance the photon-electron interaction such as coupling to an optical cavity. The Project will advance the state-of-the art technologies for single photon sensing by the development of 2D materials-based quantum sensors.

Le projet contribuera au développement de capteurs de photons uniques à polarisation résolue sur une large gamme d’énergies photoniques (THz - télécom - visible) en utilisant la photo-excitation de trions dans des circuits quantiques définis par des grilles dans des matériaux quantiques bidimensionnels. Les avantages uniques de ces matériaux comprennent l’accordabilité de la bande interdite, la polarisation de vallée des photons vers les transitions optiques, la cohérence quantique élevée et l’énergie de liaison des trions au-delà de la température ambiante. Le projet soutiendra le développement de capteurs quantiques dans lesquels le transport quantique d’un électron unique de la source au drain à travers un point quantique (QD) se déroule à une valeur précise de tension de grille arrière. Lorsqu’un photon unique est absorbé dans un QD, un exciton est créé. Un électron interagit de manière cohérente avec l’exciton pour former un trion, ce qui modifie la tension de grille requise et éteint le transport. Ainsi, la présence d’un exciton unique absorbé par un photon unique peut être détectée électriquement au niveau d’un électron unique. L’équipe explorera également des méthodes pour améliorer l’interaction photon-électron, comme le couplage à une cavité optique. Le projet fera progresser les technologies de pointe pour la détection de photons uniques par le développement de capteurs quantiques à base de matériaux bidimensionnels.

In the short term, anticipated outcomes will be strengthened collaborations across industry, academia, and government to support research excellence. In the medium term, anticipated outcomes will be the development of new and potentially disruptive technologies with collaborators. In the long term, find collaborative solutions to public policy challenges and create stronger innovation systems.

À court terme, les résultats prévus seront des collaborations renforcées entre l'industrie, le milieu universitaire et le gouvernement pour soutenir l'excellence en recherche. À moyen terme, les résultats attendus seront le développement de nouvelles technologies potentiellement perturbatrices avec des collaborateurs. À long terme, trouver des solutions collaboratives aux défis des politiques publiques et créer des systèmes d'innovation plus solides.

Collaborate on multiparty research and development programs to catalyze transformative, high-risk, high-reward research with the potential for game-changing scientific discoveries and technological breakthroughs in priority areas.

Collaborer à des programmes multipartites de recherche-développement dans le but de profiter de la synergie entre la recherche transformatrice à haut risque et à haut rendement et le potentiel de découvertes scientifiques et de percées technologiques révolutionnaires dans des secteurs d’intervention prioritaires.