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Projekt
Zugängliche Quantifikatoren für Verschränkung in mehrteiligen atomaren Systemen
Antragsteller
Professor Dr. Carsten Klempt
Fachliche Zuordnung
Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
Förderung
Förderung seit 2022
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 491796385
Die Charakterisierung und Klassifizierung von Multipartite-Verschränkung ist entscheidend für die Untersuchung von Vielteilchensystemen, fundamentellen Fragestellungen und für Quantentechnologien. Ein zentrales Ziel ist es, robuste, experimentell zugängliche Kriterien zu entwickeln, um die vielen Facetten von Quantenkorrelationen zu bezeugen und zu erforschen. Die Multipartite-Verschränkung stellt eine große Herausforderung dar, da die Dimension des Hilbert-Raums mit der Anzahl der Komponenten des Quantensystems exponentiell zunimmt. So fehlt in der Literatur beispielsweise eine vollständige Klassifizierung der Multipartite-Verschränkung. Die Klassifizierung von verschränkten Zuständen, die einen Quantenvorteil in verschiedenen Quanteninformationsanwendungen bieten, ist noch weitgehend unerforscht. Diese Kollaboration bringt mehrere führende europäische Gruppen zusammen, die über umfangreiche Erfahrungen bei der Untersuchung der Bipartite-Verschränkung und der Manipulation von Quantenmaterie verfügen. Hier wollen wir unsere Bemühungen auf die Untersuchung von Multipartite-Verschränkung konzentrieren. Die experimentellen Gruppen verfügen über eine umfangreiche Infrastruktur, die den Einsatz von ultrakalten Atomen und deren Nachweis ermöglicht. Zu den Techniken gehören: kohärente Spinmanipulation, Atomchips, Bose-Einstein-Kondensate, Atominterferometrie und Arrays aus optischen Pinzetten. Die experimentellen Gruppen haben bereits leistungsfähige Atomdetektionsverfahren entwickelt, die sich durch eine hohe Quanteneffizienz, die Möglichkeit der Detektion mehrerer Atome, Korrelationen höherer Ordnung und eine gute räumliche Auflösung auszeichnen. Ein entscheidender Vorteil des Projekts ist die engagierte Zusammenarbeit mit zwei theoretischen Gruppen, die die Erforschung der vielen möglichen experimentellen Strategien zur Durchführung dieser Charakterisierungen leiten. Das hohe Maß an experimenteller Kontrolle und Detektionseffizienz wird die Evaluation der Fisher-Information und anderer Maßzahlen der Multipartite-Verschränkung auf der Grundlage der Messung kollektiver Variablen mit bisher unerreichter Genauigkeit ermöglichen. Wichtige Anstrengungen werden der Erforschung neuartiger Maßzahlen gewidmet, die speziell auf die in diesem Projekt geschaffenen experimentellen Plattformen zugeschnitten sind und eine neuartige Klassifizierung der mehrteiligen Verschränkung auf der Grundlage des Dyson-Ranks ermöglichen werden. Der erfolgreiche Abschluss dieses Projekts wird der Community ein tieferes Verständnis der mehrteiligen Verschränkung und ihrer Beziehung zu grundlegenden und technologischen Anwendungen vermitteln.
DFG-Verfahren
Sachbeihilfen
Internationaler Bezug
Frankreich, Italien, Österreich, Spanien
