QPIC-1: Photonisch-Integrierte Quantencomputer
?berblick
Quantentechnologien werden einen transformativen Einfluss auf unsere Gesellschaft besitzen; insbesondere Quantencomputing welches den grundlegenden quantenmechanischen Effekt der Verschr?nkung für die effiziente Berechnung von Aufgaben verwendet, die mit einem klassischen Computer in realistischer Zeit nicht durchgeführt werden k?nnen. Zusammen mit superleitenden Quantenzust?nden (Qubits) sind Photonen die einzigen Plattformen, welche einen solchen Quantenvorteil bereits demonstriert haben.
Allerdings wird die Quantenphotonik ihre Erwartungen als bahnbrechende Technologie nur erfüllen, wenn sie auf skalierbare Weise integriert wird. Die L?sung liegt in quantenphotonischen integrierten One-way Quantencomputing Schaltkreisen, in denen verschr?nkte Photonen-Clusterzuzst?nde zur Kodierung und Verarbeitung von Quanteninformation auf einem kompakten photonischen Schaltkreis verwendet werden.
In diesem Projekt wird die Universit?t Paderborn einen integrierten photonischen Schaltkreis realisieren, welcher dank ultra-schneller integrierter Modulatoren und kryogener Elektronik diese Feed-forward Operation erm?glicht. Dank der Dünnschichtlithiumniobat auf-Isolator-(LNOI) Plattform, welche über einen gro?en elektrooptischen Effekt, niedriger Transmissionsverluste in einem breiten Wellenl?ngenbereich, sowie starker Nichtlinearit?t verfügt, ist es der Universit?t Paderborn m?glich alle Qubitmanipulationsoperationen eines One-way Quantencomputers auf einer einzigen Materialplattform zu realisieren. Das gleichzeitige Verbinden aller One-way Quantencomputing-Bausteine auf einer einzigen Materialplattform gew?hrleistet hohe Kompatibilit?t und erm?glicht eine effiziente Skalierbarkeit. Die Universit?t Paderborn entwickelt damit die Kerntechnologie zur Realisierung des ersten skalierbaren, integrierten One-way Quantencomputer Demonstrator QPIC-1.
Motivation
Quantencomputer haben das Potential, komplexe Berechnungen deutlich effizienter durchzuführen als klassische Computer, indem sie die bemerkenswerten Eigenschaften der Quantenphysik gezielt ausnutzen. Der erwartete Geschwindigkeitsvorteil ist dabei so erheblich, dass Probleme berechenbar werden, die mit klassischen Computern als nicht l?sbar gelten. Um Probleme aus praktischen Anwendungen zu l?sen, müssen aber Systeme entwickelt werden, die mit einer erheblich gr??eren Anzahl an Quanten-Bits, sogenannten Qubits, arbeiten k?nnen als bisherige Prototypen.
Ziele und Vorgehen
Ziel dieses Vorhabens ist die Entwicklung einer neuartigen Plattform für einen Quantencomputer bei dem einzelne Lichtteilchen, sogenannte Photonen, als Qubits verwendet werden. Dazu sollen neuartige Quellen entwickelt werden, die Quantenlicht erzeugen, wie auch integrierte photonische Schaltkreise, in denen die Informationsverarbeitung stattfindet.
Key Facts
- Profilbereich:
- Optolelektronik und Photonik
- Art des Projektes:
- Forschung
- Laufzeit:
- 07/2021 - 06/2025
- Gef?rdert durch:
- BMBF
Detailinformationen
Kontakt
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Dr. Christof Eigner
Institut für Photonische Quantensysteme (PhoQS)
Akademischer Rat - Leitung Labore und wissenschaftliche Infrastruktur
