Experimental investigation of macroscopic quantum states of fluxons in long Josephson junctions

• Antragsteller: Professor Dr. Alexey V. Ustinov, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 1999 bis 2006
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5181334

Wir beabsichtigen, einen makroskopischen Quantenzustand in einem neuartigen System zu realisieren, mit dem grundlegende Algorithmen der Quanten-Informationsverarbeitung durchgeführt werden können. Bis heute basieren die meisten Vorschläge zur Realisierung von Quanten-Bits (Qubits) auf mikroskopischen Objekten wie wechselwirkenden Ionen, Photonen oder Spins. Unsere neue Idee nutzt makroskopische Quantenzustände von Josephson-Fluxonen, lokalisiert in gut kontrollierbaren magnetischen Potentialen. Für ein im Doppelwallpotential eines langen Josephson-Kontaktes hoher Güte eingefangenes Fluxon sagen theoretische Modelle lange Kohärenzzeiten des erzeugten verschränkten makroskopischen Quantenzustandes voraus. Unsere bereits durchgeführten Experimente zeigen für den klassischen Grenzfall, daß sowohl Amplitude als auch Form des Doppelwallpotentials unabhängig von der Dissipation in-situ durch extreme Magnetfelder verändert werden können. Diese grundlegenden Tests weisen auf einen gangbaren Weg zum Nachweis makroskopisch kohärenter Überlagerungen von wohldefinierten Fluxonen-Zuständen hin. Der Nachweis eines solchen verschränkten Zustandes kann zur praktischen Realisierung eines Qubits auf der Basis von integrierbarer supraleitender Elektronik führen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1078: Quanten-Informationsverarbeitung
• Großgeräte: vacuum chamber for thin-film evaporation
• Gerätegruppe: 8330 Vakuumbedampfungsanlagen und -präparieranlagen für Elektronenmikroskopie
• Beteiligte Person: Professor Dr. Andreas Wallraff