DLR-Institut

Ziel

Wir analysieren die Verbesserungspotentiale der Photonenquelle von DLR OS und des photonischen Quantenprozessors von QuiX Quantum um deren jeweiligen Technologien weiter zu verbessern und so Technologievorsprünge auszubauen. Dadurch leisten wir einen wichtigen Beitrag, um Kerntechnologien zur Realisierung des ersten skalierbaren, integrierten optischen Quantencomputers in Deutschland und Europa zu entwickeln.

In diesem Projekt stimmern wir Quellen für einzelne photonische Quantenbits im DLR auf die Verwendung in einem kommerziellen photonischen Prozessor ab. Die Quellen im DLR basieren auf einem Phänomen, bei dem Photonen aus einem Laser in einem speziellen Kristall in ein Paar verschränkter Photonen umgewandelt werden. Die Quellenparameter der Photonenquelle und der schnellen elektronischen Steuerung werden so abgestimmt, dass eine Skalierbarkeit des Ansatzes ermöglicht wird. Ziel ist eine Analyse von Verbesserungspotentialen der beiden Schlüsselkomponenten Photonenquelle und photonischer Quantenprozessor, die es ermöglichen wird, die jeweiligen Technologien weiter zu verbessen und so Technologievorsprünge auszubauen.

Motivation

Das Skalierungspotenzial von photonischen Quantencomputer-Plattformen ist äußerst vielversprechend und hat in jüngster Zeit bereits mehrere aufsehenerregende Demonstrationen hervorgebracht. Um zukünftig das volle Potenzial dieser Technologie auszuschöpfen, sind jedoch zunächst geeignete Komponenten wie hochleistungsfähige Quantenprozessoren und effiziente Photonenquellen von entscheidender Bedeutung. In diesem Projekt liegt unser Hauptaugenmerk darauf, die Entwicklung und Funktionalität der am DLR entwickelten Photonenquellen mit den Quantenprozessoren des DLR QCI-Vertragspartners QuiX Quantum zu verknüpfen und ihre Zusammenarbeit zu erproben. Insgesamt ist dieses Projekt ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur Realisierung eines skalierbaren, leistungsfähigen und effizienten photonischen Quantencomputers. Es bietet die Möglichkeit, innovative Technologien zu entwickeln und zu erproben, die die Grundlage für zukünftige Fortschritte in der Quanteninformatik bilden können.

Herausforderung

Einzelne Photonen, als die grundlegenden Einheiten des Lichts, können Quanteninformation in Form von photonischen Zuständen tragen. Ein solcher photonischer Zustand kann dann ein einzelnes Quantenbit in einem photonischen Quantenrechner repräsentieren. Für die Funktion eines solchen Quantenrechners ist es zunächst wichtig, dass sich eine genügend große Anzahl von Photonen gleichzeitig erzeugen lässt und diese untereinander ununterscheidbar sind. Anschließend müssen diese Photonen in einen photonischen Schaltkreis eingespeist und weiterverarbeitet werden. Bislang existieren jedoch noch keine Photonenquellen, die alle Anforderungen für photonische Quantenrechner erfüllen. Solche Quellen sind noch Gegenstand der Grundlagenforschung am DLR. Dieses Projekt adressiert die Anpassung der im DLR erforschten Quellen für die Nutzung in photonischen Quantencomputern, insbesondere durch die Erprobung des Zusammenspiels der am DLR entwickelten Photonenquellen mit einem kommerziellen photonischen Prozessor von QuiX Quantum.