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

• Applicant: Professor Alexey V. Ustinov, Ph.D.
• Subject Area: Optics, Quantum Optics and Physics of Atoms, Molecules and Plasmas
• Term: from 1999 to 2006
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 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 Programme: Priority Programmes
• Subproject of: SPP 1078: Quanten-Informationsverarbeitung
• Major Instrumentation: vacuum chamber for thin-film evaporation
• Instrumentation Group: 8330 Vakuumbedampfungsanlagen und -präparieranlagen für Elektronenmikroskopie
• Participating Person: Professor Dr. Andreas Wallraff