PhotonQ

Ziele und Vorgehen

Für den in diesem Projekt geplanten messbasierten Quantenprozessor werden ein hochverschränkter photonischer Quantenzustand (sog. Cluster-Zustand) und problemspezifisch angepasste (adaptive) Messungen dieses Zustandes benötigt, um universelle Quantenrechnungen durchzuführen. Die Herausforderung liegt darin, einen solchen hochverschränkten Cluster-Zustand mit hoher Effizienz und Qualität herzustellen und zu verarbeiten. Hierbei sind vor allem optische Verluste im System so gering wie möglich zu halten. Gleichzeitig muss eine hohe Effizienz in der Erzeugung und der Detektion der Photonen gegeben sein. Dies erfordert die Entwicklung neuer oder wesentlich verbesserter Komponenten in allen Teilsystemen. Entsprechend sollen in diesem Projekt deterministische Photonenquellen, skalierbare Silizium-Photonik-Schaltkreise, bessere Verbindungstechnik und neuartige Einzelphotonendetektoren realisiert werden. Das in Stuttgart aufzubauende Gesamtsystem soll Quanteninformationsverarbeitung mit acht Qubits demonstrieren und die grundsätzliche Eignung des messbasierten, photonischen Funktionsprinzips für Quantencomputing nachweisen.

Innovation und Perspektiven

Der zu entwickelnde messbasierte Quantenprozessor soll die Realisierung von Quantenalgorithmen mit wenigen Qubits erlauben. So können geeignete Algorithmen und Anwendungen erforscht und insbesondere Unterschiede zwischen gatterbasierten und messbasierten Systemen untersucht werden.

In dem vom BMBF geförderten Projekt, möchten die Universitäten Stuttgart, Würzburg, Mainz und Ulm, die Technische Universität München, das Institut für Mikroelektronik Stuttgart und die Vanguard Automation GmbH einen Prozessor für einen photonischen Quantencomputer entwickeln. Das Herz des Quantenprozessors ist ein integrierter photonischer Chip.

IMS CHIPS erforscht und entwickelt in PhotonQ die integrierten photonischen Chips mit neuartigen Komponenten wie extrem-dämpfungsarmen Phasenschiebern. Zusätzlich soll eine optische AVT mit geringen Übertragungsverlusten etabliert werden um die einzelnen Systemkomponenten zu verbinden.