Hybrid-variable Mikrowellen-Quantenkommunikation über thermische Kanäle

• Antragsteller: Dr. Kirill Fedorov
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 573275578

Mikrowellen-Quantennetze werden in der künftigen Quantenwissenschaft und -technologie eine wichtige Rolle spielen. Sie können als eine flexible experimentelle Plattform für grundlegende Untersuchungen von Quantenkorrelationen in Anwesenheit von Rauschen und non-Markovian Effekten, die durch große Signalverzögerungen verursacht werden, genutzt werden. Aus angewandter Sicht ermöglichen solche Netzwerke verteilte Quantencomputer-Architekturen mit supraleitenden Schaltkreisen und lösen damit das zentrale Problem der Skalierbarkeit entsprechender Quantensysteme. In diesem Projekt schlagen wir experimentelle Untersuchungen von thermischen Mikrowellen-Quantennetzwerken im neuartigen hybrid-variablen Bereich vor. Letzteres wird durch die Kombination von kontinuierlichen Variablen, gequetschten Vakuumzuständen und diskreten Variablen, Fock-Zuständen definiert. Die entsprechenden propagierenden Mikrowellenzustände können durch supraleitende Josephson parametrische Verstärker und Transmon-Qubits erzeugt werden. Durch die Kombination dieser beiden unterschiedlichen Ansätze zur Informationskodierung könnten die grundlegenden Grenzen der Quantenkommunikation überwunden werden, die durch Verluste und Rauschen in Mikrowellennetzen bei hohen Temperaturen entstehen. Wichtige Meilensteine des laufenden Projekts sind die experimentelle Demonstration entsprechender Verschränkungsverteilungs- und Destillationsprotokolle sowie der hybrid-variablen Mikrowellen-Quantenteleportation über thermische Kanäle. Ein erfolgreiches Abschluss des Projekts würde ein neues grundlegendes Verständnis der nichtlokalen Quantenphysik in verrauschten Nichtgleichgewichts-Netzwerken ermöglichen und den Weg zu verteilten supraleitenden Quantensystemen eröffnen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen