Erzeugung von schmalbandigen Multiphotonen für Quanteninformation Anwendungen

  • Walther, Philip (Projektleiter*in)
  • Paulovics, Verena (Projektadministrator*in)

Projekt: Forschungsförderung

Projektdetails

Abstract

Das Ausnützen von quantenphysikalischen Phänomenen ermöglicht neuartige Quantentechnologien, die zu signifikanten Verbesserungen in vielen Bereichen der Informationsverarbeitung verhelfen. Quantensysteme, die aus einzelnen Lichtteilchen oder Photonen bestehen, haben den Vorteil robust aber auch mobil zu sein. Im Rahmen dieses Forschungsprojektes soll eine neuartige Photonenquelle entwickelt werden, die mehrere sehr schmalbandige Photonen emittieren kann. Solche Photonen erlauben das Frequenzspektrum und damit die dazugehörige Kohärenzlänge, also jene Länge der Photonen über dessen Bereich sie interferieren können, als Besonderheit für komplexe Anwendungen in der Quanteninformationsverarbeitung auszunutzen.

Mithilfe dieses Forschungsprojektes sollen Vielphotonen-Zustände erzeugt werden, bei denen jedes einzelne Photon eine Kohärenzlänge von mehreren Metern hat. Diese erstmals für Vielphotonen-Zustände erzeugte Eigenschaft wird genutzt für die Demonstration von speziellen Quantencomputer-Konzepten, die auf der Interferenz von mehreren Photonen in komplexen interferometrischen Netzwerken beruht. Zusätzlich wird aufgrund dieser Eigenschaft der Photonen eine Demonstration eines so genanntes loophole-free Quantencomputers, der auf der Überlagerung der Reihenfolge von Quantengattern beruht, gemacht. Diese Demonstrationen liefern nicht nur neue Einsichten in verschiedene Architekturen von Quantencomputern, sondern zeigen auch neue und machbare Anwendungen, die sich schmalbandige Photonen zu Nutze machen, in der Informationsverarbeitung auf.

Zusätzlich macht die schmale Linienbreite der erzeugten Vielphotonen-Zustände diese ideal verwendbar für ein resonantes Koppeln zu atomaren Übergängen. Daher wird die Photonenquelle kompakt und somit portable gebaut, um für Untersuchungen bei anderen Experimenten einsetzbar zu sein. In Kollaboration mit Prof. Arno Rauschenbeutel (TU WIEN) soll diese Photonenquelle zu einem späteren Zeitpunkt eingesetzt werden, um Photon-Photon Quantencomputergatter, die Atome als Medium benutzen, zu charakterisieren.
AkronymNaMuG
StatusAbgeschlossen
Tatsächlicher Beginn/ -es Ende1/05/1731/12/20