Quanten-Vielteilchenphysik

Mit der immer perfekter werdenden Kontrolle über quantenmechanische Vielteilchensysteme nähern wir uns der Realisierbarkeit erster einfacher Quantenrechner. Als Basis für solche Quantenrechner können verschiedendste physikalische Systeme dienen, wobei die prominentesten Beispiele gekoppelte supraleitende Schaltkreise und gefangene Ionen sind.

Neutrale Rydbergatome in optischen Pinzetten bilden eine weitere Plattform zum Quantenrechnen, die in den letzten Jahren eine rasante technologische Entwicklung vollzogen hat. Die Plattform vereint fundamentale Ununterscheidbarkeit der atomaren Qubits und  präzise Kontrolle durch Laserlicht mit Skalierbarkeit in der Größe des Qubitregisters.

In diesem Projekt wollen wir die Technologieen von  Rydberg Atomen in optischen Pinzetten mit kryogenen Systemen bei 4K kombinieren. Dies führt zu extrem langen Lebensdauern und Kohärenzzeiten der einzelnen Atome in den optische Pinzetten und ermöglicht damit die Realisierung sehr großer Qubitzahlen. Weiterhin ist die Intensität der Schwarzkörperstrahlung bei tiefen Temperaturen stark reduziert. Dies verringert die störende Kopplung zwischen benachbarten Rydbergzuständen, welche zu kollektiver Dekohärenz im Quantenrechner führen kann. 

Dieses Projekt wird finanziert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen der Initiative Quantentechnologien. Wir sind Partner im Projekt "MuniQC-Atoms", welches die Entwicklung eines Quantencomputer Demonstrators basierend auf Strontium Atomen in optischen Pinzetten zum Ziel hat.