Projektbeschreibung
Ein supraleitendes Qubit mit einem Magneten in einem magnetischen Isolator verschränken
Bei der Quantenmagnonik handelt es sich um ein aufstrebendes Forschungsgebiet, das sich mit Magnonen befasst, Quasiteilchen, die Spin sehr schnell über Entfernungen in der Größenordnung von Zentimetern übertragen können. Magnonen sind das Quasiteilchen-Äquivalent von Spinwellen, die sich über Änderungen der Elektronenspinausrichtung in magnetischen Materialien ausbreiten. Das vom Europäischen Forschungsrat finanzierte Projekt QUMIN wird auf den jüngsten Entwicklungen in den Bereichen Spintronik, Schaltungsquantenelektrodynamik und supraleitende Quanteninformatik aufbauen, um hybride Magnon/Photon- und Magnon/Qubit-Quantenzustände zu erzeugen. Das Team wird ihre gemeinsame Kohärenz manipulieren und kontrollieren, um ein supraleitendes Qubit und einen Magneten zu verschränken. Der magnetische Isolator Yttrium-Eisen-Granat wird eine wesentliche Rolle für den Projekterfolg spielen.
Ziel
In the QUMIN proposal we will build on recent developments in spintronics, circuit quantum electrodynamics and superconducting quantum computing in order to advance the fledgling research field of quantum magnonics. We will employ micro-scale magnonic resonators fabricated from YIG thin films and planar superconducting microwave resonators and superconducting transmon qubits. The combination of these basic elements will enable us to create hybrid magnon/photon and magnon/qubit quantum states and probe and control their joint coherence. An end goal of the project is to controllably entangle a superconducting qubit and a magnet.
The concept of circuit quantum electrodynamics, developed in superconducting quantum computing, has enabled strong light-matter coupling at microwave frequencies and has been one of the driving forces behind the advances in quantum computing. Over the same time frame there has been an intense development of microwave spintronics partly motivated by the discovery of spin-transfer torque and spin pumping. Most recently, motivated by its exceptional magnetic properties, there has been a renaissance of research in magnetic insulator YIG. Initial experiments show strong coupling between electromagnetic resonators and magnetic resonators. But this is just the start and a wide variety of increasingly sophisticated experiments are to follow.
An important aspect of our proposal is to use the non-uniform modes of micro-scale magnonic resonators, enabling experiments close to or at zero magnetic field to ensure compatibility with superconducting qubits. Furthermore we place an emphasis on the use of microwave spintronic techniques, using the spin-Hall effect in order to control and measure the magnonic resonator. As well as exploring this new quantum magnonics avenue, our proposal will further understanding into the room-temperature magnetic phenomena that make YIG an essential material for microwave electronics.
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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