3D Quanten-Zufallsbewegung in laser-geschriebenen Wellenleiterstrukturen

• Antragsteller: Professor Alexander Szameit, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 413469995

Das Ziel unseres Projekts ist das Verständnis und die Kontrolle von Quanten-Random-Walks (QRWs) korrelierter und verschränkter Photonen in verschiedenen Gittergeometrien zu fördern, um damit eine Basis für neue chip-basierter Anwendungen in den Feldern Quantensimulation und –computing zu schaffen. Unser Projekt adressiert hierbei insbesondere das Gebiet der Simulation hochkomplexer Quantensysteme. Dabei ist Wissen über fundamentale Aspekte des Quantentransports essentiell, um eine Vielzahl an Phänomenen in der Natur, wie z. B. Photosynthese, zu verstehen. In diesem Zusammenhang kann durch die Steigerung der QRW-Komplexität auf dreidimensionale Gittergeometrien eine völlig neue Klasse von Netzwerken untersucht werden. Neben der Möglichkeit komplexe Quantensysteme zu implementieren werden auch Quantensuchalgorithmen realisierbar, was zu einem enormen Aufschwung auf dem Gebiet des Quantencomputings führen wird. Da das gesamte Projekt auf Wellenleitergitter fundiert, profitiert es von den Vorteilen chip-basierter quantenoptischer Einheiten. Die herausragende Stabilität und Robustheit erlauben es, neuartige Netzwerke für photonische QRWs zu designen, die mehrere Größenordnungen kleiner sind als herkömmliche Linsen- und Spiegelsysteme auf optischen Tischen, die mit höherer Effizienz und Güte arbeiten, und die wesentlich weniger Ressourcen für ihre Implementierung erfordern. Auf diese Weise werden fortgeschrittene chip-basierte Quantencomputer und – simulatoren in der Lage sein, Anwendungen jenseits rein akademischen Forschung auszuführen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen