Projektbeschreibung
Eine modulare Plattform mit mechanischer Neukonfiguration auf einem Chip
Quantentechnologien haben das Potenzial, aktuelle Kommunikations-, Rechen- und Erfassungsprobleme zu lösen. Bei allen vorgeschlagenen Plattformen besteht jedoch die Herausforderung, die Verschränkung auf eine große Anzahl von Qubits zu verteilen. Obwohl Spin-Qubits, die über integrierte photonische Schaltungen miteinander verbunden sind, eine vielversprechende Grundlage für eine Plattform darstellen, behindern Unregelmäßigkeiten bei der Nanofabrikation deren Skalierbarkeit. Das EU-finanzierte Projekt IMMQUIRE zielt darauf ab, solche Unregelmäßigkeiten bei der Herstellung von Spin-Qubits und integrierten photonischen Schaltungen durch die Entwicklung einer modularen Plattform mit mechanischer Neukonfiguration auf einem Chip auszugleichen. Dazu werden hochwertige Diamant-Spin-Qubits, integrierte photonische Aluminiumnitrid-Schaltungen und mikroelektromechanische Systeme als Basistechnologien eingesetzt. Das Projekt wird eine beispiellose Skalierbarkeit des Nanofabrikationsprozesses wie auch Experimente ermöglichen, die uns den Versprechen von Quantentechnologien näher bringen.
Ziel
Quantum technologies hold enormous potential to address unsolved problems in communications, computation, and sensing. The central challenge to all proposed platforms is to distribute entanglement between a large number of qubits. A promising platform is based on spin qubits interfaced via photonic integrated circuits (PICs), but nanofabrication variations hamper its scalability.
My objective in this project is to overcome these limitations by developing a modular on-chip platform equipped with mechanical reconfiguration to compensate for fabrication variations of spin qubits and PICs. I propose to rely on high-quality diamond spin qubits, aluminum nitride (AlN) PICs, and microelectromechanical systems (MEMS), as the enabling technologies. I will develop a nanofabrication process integrating diamond spin defects and AlN MEMS PICs. On-chip MEMS will be used to reconfigure large-scale AlN PICs and to strain and spectrally align transferred diamond defects. After addition of a superconducting film, superconducting nanowire single-photon detectors (SNSPDs) will be added to the platform for efficient qubit readout. After optimization of a suitable modular architecture, I will demonstrate fully-integrated one-, two-, and three-module systems, enabling the experimental demonstration of a controlled-NOT quantum gate (a universal quantum logic gate), and a 3-qubit Greenberger-Horne-Zeilinger state (an initial resource for quantum computation). I will leverage collaboration with leading experts in my two host groups at MIT and WWU, as well as my own strong background in MEMS PICs to realize this interdisciplinary project.
The unprecedented scalability enabled by IMMQUIRE will allow for experiments that bring us closer to the promises of quantum technologies, such as secure communications and non-forgeable currency, preparation of quantum states for ultra-precise sensing, optimization over big data, and molecular simulations for new material and drug development.
Wissenschaftliches Gebiet
- medical and health sciencesbasic medicinepharmacology and pharmacydrug discovery
- engineering and technologynanotechnologynano-processes
- natural sciencescomputer and information sciencesdata sciencebig data
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringcomputer hardwarequantum computers
- natural sciencesphysical scienceselectromagnetism and electronicssuperconductivity
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
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MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Koordinator
2628 CN Delft
Niederlande