Präzise und robuste Quantengatter für Spin-Qubits in Diamant-NV Zentren

• Antragsteller: Professor Dr. Dieter Suter
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 240594411

Die elektronischen wie auch die Kernspins des Stickstoff-Leerstellen-Zentrums (NV Zentrum) im Diamant gehören zu den vielversprechendsten Qubits in Festkörpern. Ihre Attraktivität beruht unter anderem darauf, dass ihr Hilbertraum endlich ist, dass sie sehr präzise kontrolliert werden können und ihre Kohärenzzeiten sehr lang sind. Dadurch können Quantenalgorithmen mit hoher Präzision implementiert werden. Darüber hinaus ist es relativ leicht möglich, einzelne Qubits auszulesen, und alle Operationen können bei Raumtemperatur durchgeführt werden. Das Ziel dieses Projektes ist es, dieses Potenzial zu realisieren, indem wir Quantenregister auf der Basis von NV Zentren realisieren und darin in optimierter Weise einfache Demonstrations-Quantenalgorithmen implementieren. Zu den wichtigsten Zielsetzungen gehört es dabei, die notwendigen Operationen möglichst präzise und robust zu implementieren. Dazu gehört die Isolation des Quantenregisters gegen externe Störungen und die Implementation der Gatteroperationen auf eine Weise, dass unvermeidbare experimentelle Fehler, wie z.B. Schwankungen in den Feldstärken, die Präzision der Operationen nicht wesentlich beeinflussen. In der Vergangenheit haben wir diese Prinzipien bereits sehr erfolgreich an einzelnen Qubits umgesetzt. Ziel dieses Projektes ist es, sie auch an Mehr-Qubit Systemen umzusetzen, insbesondere an hybriden Spinsystemen, welche sowohl Kern- wie auch Elektronenspins umfassen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen