Forschungschwerpunkte

Quanten-Informationsverarbeitung (QIPC) nutzt genuin quantenmechanische Eigenschaften wie Überlagerungszustände oder Verschränkung für Rechenprozesse, für geheimen Datentransfer, für die Simulation komplexer Zuständer der Materie und für die Verbesserung physikalischer Messungen. Die  Natur der Dekohärenz, des Zerfalls von Quanteninformation, wird untersucht. Wir interessieren uns für skalierbare physikalische Systeme um Quantenbits zu implementieren und quantenlogische Operation zu realisieren. Die Systeme sollen gleichzeitig auch eine hohe Isolation zur Umgebung erlauben, damit Dekohärenzeffekte gering bleiben. Die europäische und US roadmap für QIPC stellen den aktuellen Stand des Gebietes und dessen Perspektiven dar. In den Experimenten an der Universität Mainz folgen wir drei Forschungslinien und untersuchen
Quantenrechner mit einzelnen Ionen: Kristalle kalter Kalzium Ionen werden in Mikroionenfallen gehalten und mit Laserstrahlen manipuliert. So werden Quantenlogische Operation realisiert. Durch die Verwendung von speziell angepassten Mikrofallen wird  es möglich sein, eine Zahl von 50 bis 100 Quantenbits zu verwenden.
Elektronen Quantenrechner: Einzelne Elektronen werden in Mikro-Penningfallen in einem Kryostaten bei einer Temperatur von  etwa 0.001K gehalten und die Quanteninformation wird in ihren Spin eingeschrieben.
Festkörper Quantenrechner: Für einen zukünftigen Festkörper-basierten Quantenrechner sollen einzelne Atome in einen Kristall implantiert werden. Wir nutzen als deterministische Quelle zur Dotierung eine Ionenfalle. Bei unserer Methode ist die Anzahl der implantierten Atome exakt und wir erreichen eine räumliche Auflösung von Nanometern.

Theoretisch untersuchen wir die
Theorie der Optimale Quantenkontrolle für skalierbare QIPC: Fidelität-optimierte Quantenoperationen mit unterschiedlichen physikalischen Qubits (Atome, Ionen, Festkörpersysteme).

Wir danken für die finanzielle Unterstützung durch die Landesstiftung Baden-Würtemberg, der Deutsche Forschungsgemeinschaft, den BMBF und der Europäischen Kommission.

Aktuelle Neuigkeiten:
Wir sind an die Uni Mainz umgezogen