Scaling of quantum simulations in ion traps

• Antragsteller: Professor Dr. Tobias Schätz
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2002 bis 2012
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5371726

Ionenfallen eröffnen eine Möglichkeit zur Quanteninformationsverarbeitung. Nach erfolgreicher Demonstration der Grundprinzipien mit bis zu vier Ionen-Quantenbits ist die kommende Schlüsselaufgabe, diesen Ansatz auf mehr Quantenbits (qubits) auszubauen. Eine vielversprechende Möglichkeit, die limitierenden Effekte für größere Systeme zu umgehen, bietet die Nichtlokalität der Quantenmechanik. Die skalierbare Version des Quantenprozessors könnte aus einem "Speicher", der die nun räumlich getrennten, aber weiterhin verschränkten Ionen-qubits hält und gesonderten "Register"Fallen bestehen, in denen die logischen Operationen zwischen je zwei qubits ablaufen. Um das Prinzip dieser Multiplexer-Architektur experimentell zu demonstrieren, bedarf es dreier Schritte: Erstens muss gezeigt werden, dass ein Transport der Ionen von einer Falle in die nächste kontrolliert und zuverlässig abläuft; zweitens muss man die Ionen nach dem Transportvorgang wieder nahe an den Grundzustand der Bewegung in der Falle kühlen, um quantenlogische Operationen zu ermöglichen; drittens muss nachgewiesen werden, dass quantenlogische Operationen, trotz des nun hinzukommenden Transport, ohne wesentliche Verluste durch Dekohärenzeffekte vorgenommen werden können. Ziel der Phase I dieses Projektes ist es, diese Schritte experimentell zu untersuchen und die prinzipielle Machbarkeit des Ansatzes nachzuweisen.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen