Quanten Dynamik von Josephson-Flussquanten

• Antragsteller: Professor Dr. Alexey V. Ustinov, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 405869393

Die Quanteneigenschaften von elementaren supraleitenden Quantenschaltkreisen, auch Qubits genannt, haben im vergangenen Jahrzehnt eine hohe Attraktivität ausgeübt und zu einer enormen Verbesserung der Lebenszeiten geführt. Der Hauptteil der aktuellen Forschung zielt auf der einen Seite auf die Entwicklung von Bausteinen und Kontrollelementen für einen universellen Quantencomputer und auf der anderen Seite auf fundamentale Tests der quantenmechanischen Gesetze mit wenigen supraleitenden Qubits bzw. Mikrowellenphotonen ab. Durch die überwältigende Komplexität dieser Quantenzustände und die weitestgehend unbekannten Kohärenzlimitierungen ist die Herstellung und Manipulation von supraleitenden Schaltkreisen mit einer großen Anzahl von Quanteneinheiten jedoch noch immer eine große Herausforderung.Die Kernidee dieses Projekts ist die experimentelle und theoretische Untersuchung der Kohärenz und Quantendynamik von kollektiven Anregungen in Netzwerken von supraleitenden Qubits. Im Besonderen werden wir unser Interesse auf räumlich lokalisierte Anregungen richten, die als topologisch stabile magnetische Flussquanten (engl. fluxon) durch persistente supra-Ströme gebildet werden. Unser Ziel ist es kohärentes Tunneln dieser Flussquanten und die dadurch entstehende Bloch-Oszillationen zu beobachten. Wir werden Experimente an ein-dimensionalen supraleitenden Netzwerken durchführen und das Anregunsspektrum im Mikrowellenfrequenzband untersuchen. Wir hoffen durch das Anlegen von Kontroll-Spannungen bzw. Ladungen die Mobilität der Fluss-Quanten durch die Aharonov-Casher Interferenz kontrollieren zu können. Das anvisierte Programm hat die Zielsetzung, die Dynamik von Flussquanten zum Manipulieren und zum Transfer von Quanteninformation über einen Chip hinweg zu ermöglichen. Hiermit eröffnen wir neu Wege im Hinblick auf die Verwirklichung von skalierbaren Quantenprozessoren und die Verknüpfung von Qubits mit klassischen fluxon Logik-Schaltkreisen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Russische Föderation
• Partnerorganisation: Russian Science Foundation
• Kooperationspartner: Dr. Mikhail Fistul