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Processing of Mesoscopic Time-pulsed Entangled Optical fields

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Verschränkung von Photonen soll Quanteninformationsverarbeitung enträtseln

Die Erzeugung komplexer Quantenzustände von Licht für eine Anwendung in den Quantencomputer der Zukunft. Auch mit diesem spannenden Thema beschäftigten sich von der EU finanzierte Wissenschaftler.

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Quantenphysik konzentriert sich auf die Beschreibung von Eigenschaften oder der Beschaffenheit von Quanten, wobei ein Quant die kleinste diskrete Einheit von Energie oder Materie ist. Ein Qubit ist ein Maß für die Quanteninformation, das in der Welt der Quanten geltende Äquivalent des klassischen Bits. Aus ihnen werden Quantencomputer aufgebaut sein. Während das klassische Bit nur in einem von zwei Zuständen (0 oder 1) existiert, kann ein Qubit zwei Zustände gleichzeitig annehmen, woraus sich das Potenzial auf eine exponentielle Steigerung der Rechenleistung ergibt. Ein Photon ist ein Quant, eine beliebige Menge an Licht oder elektromagnetischer Strahlung. Er kann aufgrund der vertikalen und horizontalen Polarisation in zwei Zuständen gleichzeitig existieren. Die Quanteneigenschaften von Licht werden derzeit in Bezug auf die Anwendungsmöglichkeiten bei zukünftigen Quantencomputern erforscht. In der Quanteninformationsverarbeitung sind Katzen-Zustände (nach dem Gedankenexperiment von Erwin Schrödinger) spezielle Zustände, in denen zwei entgegensetzte Zustände zur gleichen Zeit (die Katze ist sowohl lebendig als auch tot) existieren. Es handelt sich also um die kohärente Überlagerung zweier kohärenter Zustände. Es wurde vorgeschlagen, dass Schrödingerkatzen-Zustände die Basis von Qubits bilden können. Europäische Forscher wollten nun hochgradig nicht-klassische kohärente Zustände, eine sogenannte Verschränkung mit zwei Modi von Schrödingerkatzen-Zuständen, als den Grundbaustein der Quantengatter für Quantencomputer erzeugen. Mit Hilfe der EU-Finanzierung des Projekts Prometeo ("Processing of mesoscopic time-pulsed entangled optical fields") entwickelten die Wissenschaftler neue experimentelle Werkzeuge zum Erzeugen der qualitativ hochwertigen Ressourcenzustände, die für eine solche photonikbasierte Architektur erforderlich sind. Sie konnten nicht nur ein Gerät entwickeln, mit dem die Fähigkeiten zur Erzeugung von Zuständen erweiter werden, sondern auch Methoden zur Analyse der Hardware der photonikbasierten Architekturen entwerfen. Die Prometeo-Forscher konnten erhebliche Fortschritte auf dem Weg zum Verständnis und zur Ausnutzung des Quanten-Computing mit kohärenten Zuständen verzeichnen, die Europa erneut der kommerziellen Entwicklung eines Quantencomputers einen Schritt näher bringen.

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