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Fortschritte im Quantencomputing zu vermelden

Wegbereitende Experimente und theoretische Forschungsarbeit haben den Grundstein für die zukunftsweisende Quanteninformationsverarbeitung gelegt Man geht davon aus, dass aus den Forschungsresultaten eine großtechnische Quanteninformationsverarbeitung hervorgeht.
Fortschritte im Quantencomputing zu vermelden
Sind erst die photonischen Technologien perfektioniert, so kann das Quantencomputing hocheffizient werden. Das von der EU finanzierte Projekt PHOCLUDI (Photonic Cluster States from Diamond) arbeitete an der Erschaffung einer neuen Einzelphotonenquelle auf Grundlage von Diamant, die Strings verschränkter Photonen freisetzen kann. Es sollte durch Realisierung einer skalierbaren Mehrfachphotonen-Quanteninformationsverarbeitung die Einschränkungen des messungsbasierten Quantencomputing überwinden.

Um seine Ziele zu erreichen, formulierte das Projektteam neue Theorien zur Erzeugung des Clusterzustands aus Diamantdefektzentren. Man arbeitete daran eine hocheffiziente Kopplung von Licht aus Diamantdefektzentren und einer Spin-Qubit-Steuerung für diamantenbasierte Einzelphotonenquellen zu erreichen.

PHOCLUDI arbeitete außerdem daran, eindimensionale Strings stark verschränkter Photonen zu erhalten, die beliebige Ein-Qubit-Operationen ermöglichen. Im Folgenden untersuchte man die Implementierung von diamantenbasierten Quantenlichtquellen für den Einsatz in photonischen Quanteninformationstechnologien.

Das Projektteam erreichte bemerkenswerte Resultate - etwa Photondetektionswirkungsgrade von bis zu 88 %, wobei für die geplanten Elemente entwickelte neue supraleitende Nanodrahtdetektoren verwendet wurden. Signifikante Fortschritte waren auch in Hinsicht auf Elektronenspin, optische Grund-zu-Anregungszustandsübergänge, Resonanz-NV-Anregung und elektrostatische Abstimmung der NV-Mittenresonanz zu verzeichnen. Hochwertige Spiegel wurden gefertigt, um NV-Zentren in einen optischen Hohlraum zu integrieren, wodurch noch höhere Photonensammelwirkungsgrade möglich werden. Zudem entwickelten die Projektpartner ein neues Verfahren zur Reduzierung der Anzahl der Photondetektoren auf nur zwei, um die mehrteilige Verschränkung zu charakterisieren.

Das Forschungsprojekt wird dank etlicher Reihe zusätzlicher Finanzhilfen weiterlaufen. Damit wird man aller Voraussicht nach die Ergebnisse des Projekts fördern, was zur Entwicklung von diamantbasierten Quantenlichtquelle für den Einsatz in den photonischen Quanteninformationstechnologien führen wird.

Insgesamt werden die sich abzeichnenden Forschungsresultate bei der weiteren Ausarbeitung der Quanteninformationsverarbeitung von Nutzen sein und die Wissenschaft näher an den Aufbau einer für eine skalierbare messungsbasierte Quanteninformationsverarbeitung geeigneten Photonenquelle heranbringen. Erwartungsgemäß wird daraus eine neuen Ära des großtechnischen Quantenrechnens entstehen, in welcher man die rechnerischen Herausforderungen meistern wird, die mit der heutigen Technologie nicht lösbar sind.

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Schlüsselwörter

Quantum Computing, Quantencomputing, Quantencomputer, PHOCLUDI, Photonencluster, Diamant, Spin-Qubit-Steuerung
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