Regenerative Quanten-Fehlerkorrektur mit Einzelspin-Qubits

• Antragsteller: Professor Dr. Dieter Suter
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 280033674

Quanteninformationsverarbeitung besitzt ein enormes Potenzial für eine Reihe von Anwendungen, die mit klassischen Rechnern nicht durchführbar sind. Die Realisierung dieses Potenzials hängt davon ab, ob es gelingt, Quanten-Fehlerkorrektur-Algorithmen zu implementieren. Solche Algorithmen wurden bereits in einigen Systemen getestet, aber bisher nur als einzelne Schritte. Um wirklich nutzbar zu sein, muss es gelingen, diese Korrekturen iterativ durchzuführen, wobei zwischen zwei Zyklen die Hilfs-Qubits auf ihren Anfangswert zurückgesetzt werden müssen. Dies ist das zentrale Ziel des hier vorgeschlagenen Projekts. Für die Implementierung haben wir das Spinsystem des NV-Zentrums im Diamant ausgewählt. Dieses hat eine Reihe von attraktiven Eigenschaften, welche für die Durchführung der geplanten Arbeiten sehr wichtig sind. Dazu gehört insbesondere die Möglichkeit, den Elektronenspin sehr schnell, mit Hilfe eines Laserpulses, in den Grundzustand zu initialisieren. Neben dem Elektronenspin werden wir auch mehrere Kernspins verwenden, welche über Hyperfein-Wechselwirkung an den Elektronenspin gekoppelt sind: der 14N-Kernspin des NV-Zentrums, sowie mehrere gekoppelte 13C spins.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen