Photonische Quantensimulationen

Ziel des Projektes ist es einen optischen Quantensimulator zu bauen, der es ermöglicht die quantenmechanischen Korrelationen anderer Quantensysteme zu simulieren und dadurch Einblicke in neuartige Quantenphänomene zu bekommen. Um Quantensimulationen durchzuführen müssen Quantensysteme mit höchster Präzision präpariert, manipuliert und ausgelesen werden können. Dafür bieten sich verschränkte Photonensystem an, da sie aufgrund der genauen Adressierbarkeit einzelner Teilchen und der justierbaren Wechselwirkung zwischen diesen, für solche Anwendungen prädestiniert sind. Die grundlegende Idee ist es aktuelle Technologien weiter zu entwickeln, um neuartige Photonenquellen mit integrierten Lichtwellenleitern und höchst effizienten Einzelphotonendetektoren, die aus supraleitendenden Nanodrähten aufgebaut sind, zu kombinieren. Dies ermöglicht nicht nur die Anzahl der verschränkten Photonen auf möglicherwiese zehn oder mehr zu erhöhen, sondern auch die Kontrolle über diese Quantenzustände so zu verbessern, dass neuartige Quantensimulationen durchgeführt werden können. Als Folge dessen können die Photonenzustände in mehreren Freiheitsgraden verschränkt werden, wodurch sich die Anzahl der effektiven Quantenbits auf 20 oder mehr vergrößern lässt. Diese verschränkten Vielteilchensysteme sind nicht nur von Relevanz, um neuartige Quantenzustände in einem bisher unzugänglichen Parameterbereich zu studieren, sondern auch, um neuartige Quantencomputerprotokolle zu realisieren. Die Resultate dieser Experimente werden neue Wege und aufregende Möglichkeiten für photonische Quantencomputer weisen.