Operativer Ansatz für nicht-Gauß'sche Zustände - Photon für Photon

• Antragsteller: Dr. Mattia Walschaers
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 395851378

Verschränkte Zustände, eine der zentralen Ressourcen der Quanteninformationsverarbeitung, können in durch kontinuierliche Variable (KV) beschriebenen Systemen in skalierbarer Weise erzeugt werden. Solche KV-verschränkten Zustände sind jedoch durch Gaußsche Statistik charakterisiert, was ihre Anwendungsmöglichkeiten im Kontext von Quantenrechnern limitiert. Ziel des vorliegenden Theorieprojektes ist es, mit Hilfe fortgeschrittener Methoden der Quantenstatistik experimentell erzeugbare, nicht-Gaußsche Multimoden-Zustände von Licht zu identifizieren und zu charakterisieren. Dieses Vorhaben ist nicht nur nützlich für Anwendungen in der Quanteninformationstechnolgie, sondern ebenso bedeutungsvoll für die Grundlagenforschung.Konzepte für technologische Anwendungen und Rechnerarchitekturen müssen von experimentell zugänglichen Quantenzuständen ausgehen. Unser Vorhaben widmet sich Multimoden-Quantenzuständen, denen Photonen zugefügt oder entnommen wurden. Solche Zustände sind experimentell präparierbar, doch theoretisch bisher noch kaum untersucht und ermöglichen skalierbare Anwendungen etwa für meßgestütztes Quantenrechnen oder zur Demonstration der Überlegenheit quantenmechanischer gegenüber klassischen Protokollen der Quanteninformationsverarbeitung. Unser Projekt gliedert sich in folgende Komponenten:- durch Photonenaddition oder - subtraktion induzierte Korrelationen der Feldquadraturen- experimentell zugängliche topologische und geometrische Signaturen der Photonenaddition oder -subtraktion im Phasenraum- KV-Verschränkung in Photon-addierten und - subtrahierten Quantenzuständen - Anwendungen für meßgestütztes Quantenrechnen oder zur Demonstration der Überlegenheit quantenmechanischer gegenüber klassischen Protokollen der QuanteninformationsverarbeitungEntlang dieser Teilaspekte sollen mathematische Quantentheorie und experimentelle Quantenoptik zusammengeführt werden, um unserem zentralen Ziel, der Identifikation robuster Eigenschaften photonenaddierter oder -subtrahierter Gaußscher Zustände im Hinblick auf Anwendungen für meßgestütztes Quantenrechnen, näherzukommen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Gastgeber: Professor Dr. Nicolas Treps