Elektronische Quantenressourcen

• Antragsteller: Dr. Niels Ubbelohde
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 532804799

ElQuRes hat zum Ziel, zwei Arten elektronischer Quantenressourcen zu entwickeln und zu verbinden: kohärente Einzelelektronenwellenpakete und Quantenzustände in Resonatoren mit Randmagnetoplasmonen. Beide Ressourcen schaffen neue Grundlagen für elektronische Quantentechnologien: während taktgenaue Elektronenquellen den hohen Gütegrad metrologischer Standards der elektrischen Stromstärke erreichen, bleibt der Zugang zu den kohärenten Eigenschaften der erzeugten Elektronenwellenpakete eine ungelöste Herausforderung; EMP-Resonatoren werden die etablierte Technologieplattform halbleitender Heterostrukturen für eine neue Richtung bei der Anwendung von Quanteneigenschaften nutzen, in der die bosonische und fermionische Darstellung des elektrischen Stromes dazu dient, um nicht-klassiche Zustände eingeschlossener EMP-Moden zu erzeugen und zu manipulieren. Das Projekt hat zwei experimentelle Ziele: (1) die Umsetzbarkeit von modularen EMP Resonatoren mit hoher Güte, die für die Vision der Speicherung und Verarbeitung von Quanteninformationen ausreichend ist, (2) die Demonstration der kohärenten Emission von Einzelelektronenwellenpaketen aus steuerbaren Quantenpunktquellen auf der Zeitskala von Pikosekunden. Das Projekt wird: (i) ein vereinigendes Modell für Quantentomographie von elektrischen Strömen demonstrieren, welches verschiedene Energiebereiche und Messprinzipien integriert; (ii) die Grundlage für kohärente Licht/Materie-Kopplung zwischen einzelnen bzw. einigen wenigen Elektronen und elektromagnetischen (EM) Feldern schaffen mit dem Ziel, nicht-klassische Zustände zu generieren; (iii) Quellen kohärenter Wellenpakete auf der Pikosekundenskala demonstrieren, welche eine rein elektronische Metrologie elektrischer Signale mit Quantenauflösung ermöglicht. Das langfristige Entwicklungsziel von ElQuRes ist es, ein neues Halbleiterelektronik-System zu etablieren, in dem Quanteninformation von mikroskopischen elektrischen Freiheitsgraden transportiert und manipuliert wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich, Lettland
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Kooperationspartner: Professor Dr. Pascal Degiovanni; Professor Dr. Vyacheslavs Kashcheyevs; Dr. Gerbold Ménard