Hypergraph-Zustände und Quantenvorteil

• Antragsteller: Ismaël Septembre
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 572827488

Das Verständnis der Quantenmechanik im 20. Jahrhundert hat unsere Gesellschaft in ein neues Zeitalter geführt: das Informationszeitalter. Die erste Quantenrevolution hat in der Tat zur Entwicklung moderner Computer geführt, d. h. sie hat unser Leben so geprägt, wie es heute ist. Sie hat jedoch die besonderen Eigenschaften der Quantenmechanik, wie die Überlagerung von Zuständen (Schrödingers Katze) oder die Verschränkung, nicht ausgenutzt. Dies ist der Kern der laufenden zweiten Quantenrevolution. In diesem Zusammenhang ist die Erforschung der Quanteninformation von entscheidender Bedeutung. Quantencomputer können heutzutage klassische Computer übertreffen, wie vor kurzem gezeigt wurde, und das Paradigma der Information ist im Begriff, sich von der vollständig klassischen Information zu einem Zusammenspiel von klassischer und Quanteninformation zu verändern. Die moderne Kryptographie könnte obsolet werden, während gleichzeitig die Beschleunigung der Berechnungen durch Quantencomputer zu großen Fortschritten in allen Bereichen der Wissenschaft führen wird. In diesem Projekt werde ich, Ismaël Septembre, an der Universität Siegen unter der Leitung von Otfried Gühne Spitzenforschung zur Multipartiten Verschränkung betreiben. Ich werde untersuchen, wie Hypergraph-Zustände (eine Kategorie von Quantenzuständen, die auf einem photonischen Chip adressiert werden können) verwendet werden können, um Quantenvorteile zu demonstrieren. Ihre Verschränkungseigenschaften sind vielversprechend, aber noch nicht vollständig verstanden. Ich werde untersuchen, welche Hypergraph-Zustände mehr Ressourcen für Quantenberechnungen enthalten. Ich werde Protokolle entwerfen, um die Topologie von Hypergraph-Zuständen und die Verschränkungsstruktur eines Quantennetzwerks zu zertifizieren. Schließlich werde ich die optimalen Hypergraph-Zustände finden, die auf einem klassischen Computer nicht simuliert werden können. Mein Projekt wird das derzeitige Wissen über die Verschränkungseigenschaften von Hypergraph-Zuständen erheblich erweitern und langfristig spannende Anwendungen im Quantencomputing finden.

• DFG-Verfahren: Stelle