Verschränkte Quantenmikrowellen: Remote-State-Preparation und Quantenillumiation mit kontinuierlichen Variablen

• Antragsteller: Dr. Kirill Fedorov
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 275168737

Im letzten Jahrzehnt hat sich das Feld der festkörperbasierten Quanteninformationsverarbeitung rasend schnell weiterentwickelt. Insbesondere supraleitende Schaltkreise zeigten herausragende Eigenschaften und dienten als Plattform für vielfältige Quantenexperimente im Mikrowellenregime. Mikrowellen bieten einzigartige Vorteile in Bezug auf Quantensimulation, Quantenkommunikation und Quantensensoren. Kürzlich erreichte technische und grundlegende Fortschritte ermöglichen konkrete Schritte in Richtung Quanteninformationsverarbeitung mit propagierenden Photonen in Form von gequetschtem Mikrowellenlicht. In diesem Zusammenhang schlagen wir Experimente mit verschränkten Quantenmikrowellen vor, die Remote-State-Preparation (RSP) und Quantenteleportation zum Ziel haben. Konkret möchten wir gequetschte Mikrowellen als Kontinuierliche-Variablen-Zustände für RSP-Experimente verwenden. Solche Zustände werden normalerweise mittels eines Josephson parametrischen Verstärkers (JPV) aus supraleitenden Schaltkreisen erzeugt. Wir planen die Untersuchung allgemeiner Aspekte der RSP-Physik wie z.B. der Korrelationszeiten von zweimodengequetschten Zuständen oder der Verschiebung gequetschter Zustände. Diese möchten wir zur Verwirklichung spezieller Ziele wie kontinuierlicher Mikrowellenteleportation oder Quantenillumination verwenden. Quantenteleportation ist ein Grundpfeiler der Quantenkommunikation und erlaubt die verlustfreie Übertragung eines unbekannten Quantenzustands über große Distanzen. Quantenillumination wurde kürzlich als Anwendung verschränkter Lichtzustände zur Entdeckung gering reflektierender Objekte vorgeschlagen. In diesem Zusammenhang wird erwartet, dass die Signalstärke gegenüber klassischen Mikrowellen um den Faktor 4 erhöht ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen