Projektbeschreibung
Spin-Orbitronik-Qubits: Wegbereiter für die großangelegte Quanteninformatik
Qubits, die Informationseinheiten in Quantencomputern, bestehen aus Systemen mit zwei verschiedenen Quantenzuständen, die ohne Verlust der Kohärenz manipuliert werden können. Die Anzahl der Qubits muss erhöht und gleichzeitig die Kontrolle über ihre Eigenschaften behalten werden, um das enorme Potenzial der Quanteninformatik auszuschöpfen. Im Rahmen des EIC-finanzierten Projekts IQARO sollen Spin-Orbitronik-Qubits entwickelt werden, bei denen die Spin-Moment-Verriegelung der Elektronen zur Manipulation der Spin-Freiheitsgrade genutzt wird, wodurch die Herstellung eines On-Chip-Mikromagneten oder die Anwendung von HF-Magnetfeldern überflüssig wird und die Kopplung der Spins durch Photonen, Phononen oder direkte kapazitive Kopplung möglich ist. Diese Qubits werden als Einzel- und Doppelquantenpunkte auf der Basis von 2D-Elektronengasen an Oxid-Grenzflächen realisiert.
Ziel
"The quest for the realization of ""fault tolerant"" quantum computation is currently challenged by the extreme fragility of quantum effects with respect to noise and decoherence. Quantum control, quantum initialization, read-out and enhanced coherence remain the main challenges which need to be addressed in a scalable multi-qubit platform. In the last few years there were tremendous advancements in the field of spin-orbitronics where the spin-degrees of freedom are manipulated with electric fields through the spin-momentum locking of the electrons. In spite of its importance, this property of materials characterized by large and tunable spin-orbit coupling (SOC), such as two-dimentional (2D) oxide materials, is not fully exploited in quantum computation. Here, we propose spin-orbitronics qubits and their experimental realization in single and double quantum dots based on 2D electron gases (2DEGs) formed at SrTiO3-based oxide interfaces. Due to their large spin-orbit splitting and gate-tunability, oxide interfaces are characterized by an exceptional degree of spin-momentum locking, and at the same time by a unique combination of high-mobility and 2D-magnetism. The exploitation of largely tunable SOC and spin-polarization in 2D systems, in combination with tunabilty of the host materials, is very attractive for a novel quantum computation platform as it allows a coherent quantum control of individual electron spins using spin to charge interconvertion. The proposed platform has all the characteristics for the practical implementation of an innovative quantum computation approach which allows upscaling to a large qubit numbers and goes beyond the one-dimensional interconnect schemes with important fundamental and technological advantages based on spin-orbitronics."
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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- Technik und TechnologieElektrotechnik, Elektronik, InformationstechnikElektrotechnikHardwareQuantencomputer
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Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.3.1 - The European Innovation Council (EIC) Main Programme
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-EIC-2022-PATHFINDERCHALLENGES-01
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00185 Roma
Italien