Transport, Metastabilität und neuromorphe Anwendungen in Quantennetzwerken

• Antragstellerin: Professorin Dr. Giovanna Morigi
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 532771420

Eine zentrale Herausforderung der Quantentechnologien ist die Verwirklichung einer kohärenten Quantendynamik auf der mesoskopischen Skala. Mit zunehmender Größe eines Geräts werden Unordnung und Dissipation immer relevanter und neigen dazu, die quantenmechanische Kohärenz zu zerstören. Die meisten Strategien zur Abschwächung ihrer nachteiligen Auswirkungen auf Quantenoperationen werden schnell ineffizient, wenn sie auf eine größere Anzahl von Qubits erweitert werden. Das Ziel von QNet ist es, Konzepte und Methoden für die Manipulation von Quanteninformationen bereitzustellen, bei denen die fehlertolerante Leistung durch Rauschen und Verlustleistung unterstützt oder sogar gesteigert wird. Zu diesem Zweck wird QNet die nicht-Gleichgewicht Dynamik eines Quantennetzwerks mit weitreichenden Wechselwirkungen in Anwesenheit und in Abhängigkeit von Rauschen untersuchen, wobei ein besonderer Schwerpunkt auf Anwendungen für assoziative Quantenspeicher und Quantenreservoir-Computing liegt. QNet vereint weltweit führende theoretische und experimentelle Wissenschaftler mit Fachkenntnissen in den Bereichen Quantenoptik, kondensierte Materie, Quanteninformation und Quanten-Thermodynamik. Die Proof-of-Principle-Konzepte werden auf hochmodernen experimentellen Plattformen getestet, die aus (i) ultrakalten Atomen in einem hochfeinen Hohlraum mit abstimmbarer Temperatur, Rauschen und Verlustleistung und (ii) supraleitenden Quantenschaltungen bestehen, die mit mesoskopischen Wärmebädern auf dem Chip gekoppelt sind. Auf diesen Plattformen werden wir die Rolle von Rauschen und Dissipation bei der neuromorphen Quantenberechnung testen. QNet wird einen Werkzeugkasten von Konzepten und Paradigmen bereitstellen, der den Weg zur nächsten Generation von Quantentechnologien ebnet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Finnland, Frankreich, Kroatien, Schweiz, Spanien
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professorin Dr. Ticijana Ban, Ph.D.; Dr. Tobias Donner; Dr. Gianluca Giorgi; Professor Dr. Jukka P. Pekola