Tieftemperatur-Quantenmesssystem mit Vektormagnet

• Fachliche Zuordnung: Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung in 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 556173910

Das Hauptziel des Projekts ist die Untersuchung von Quanteneffekten zur Weiterentwicklung von festkörperbasierten Quantentechnologien. Dabei werden insbesondere supraleitende Quantenkreise im Temperaturbereich von einigen Millikelvin untersucht. Das Ziel ist es, die physikalischen Grundlagen der Rauschquellen in supraleitenden Quantenkreisen zu untersuchen, um deren Kohärenzeigenschaften zu verbessern, sowie skalierbare Steuerungstechniken zu erforschen, um die Grenzen der aktuellen Kontrollierbarkeit zu überwinden. Darüber hinaus planen wir die Untersuchung von hybriden Halbleiter-Supraleiter-Quantensystemen für den kohärenten Transfer von Quantenzuständen zwischen entfernten Systemen. Um diese Forschungsprojekte erfolgreich durchzuführen, planen wir die Installation und den Betrieb eines Mischkryostaten. Zusätzlich zur Mikrowellensteuerelektronik umfasst das Instrument einen faserbasierten optischen Zugang zur Steuerung von Qubits und zur Übertragung von Quantensignalen zwischen Mikrowellen und optischen Photonen (Transduction) mithilfe von Quantenpunktmolekülen. Zur Steuerung solcher hybrider Systeme und zur Untersuchung der Ursachen von Dekohärenz planen wir den Einsatz eines Vektormagneten, um kontrolliert magnetische Felder anlegen zu können. Das Setup wird durch Mikrowellensteuerelektronik ergänzt, um den Zustand der Quantensysteme zu charakterisieren, zu steuern und auszulesen: Ein Vektornetzwerkanalysator wird verwendet, um die Systemeigenschaften im Mikrowellenbereich effizient zu messen und seine quantenmechanischen Eigenschaften zu charakterisieren. Zur Kontrolle von Qubits ist ein Qubit-Controller geplant, der es erlaubt, beliebige Wellenformen bei den relevanten Übergangsfrequenzen zu synthetisieren und die Qubit-Zustände direkt zu kontrollieren und zu messen. Die Vielseitigkeit des geplanten Instruments ist ideal geeignet, um die Physik komplexer Quantensysteme zu erforschen und einen Weg zu technologischen Anwendungen zu ebnen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Tieftemperatur-Quantenmesssystem mit Vektormagnet
• Gerätegruppe: 8550 Spezielle Kryostaten (für tiefste Temperaturen)
• Antragstellende Institution: Technische Universität München (TUM)
• Leiter: Professor Dr. Stefan Filipp