Optischer Resonator in einem Rubidiumatom‐Experiment.
Beschreibung
Motivation
Arrays aus neutralen Atomen sind aufgrund ihrer Skalierbarkeit eine der vielversprechendsten Plattformen für den Bau von Quantencomputern. Die Forschung daran wird in Deutschland u.a. im Rahmen des Schwerpunktes „Quantentechnologien“ durch das BMBF gefördert. Die dabei angewandten Quantengatter (QBit‐Operationen) beruhen auf der Anregung der Atome in z.T. hochangeregte Rydberg‐Zustände. Das entscheidende Kriterium und der momentan limitierende Faktor für die Funktionalität ist hierbei die Fidelity der Operationen. Damit Quantenfehlerkorrektur in Zukunft eingesetzt werden kann, muss diese deutlich größer als 99% sein. Hierzu ist es unerlässlich, diese Operationen möglichst schnell auszuführen, d.h. schneller als alle Dekohärenzprozesse. Momentan ist die Geschwindigkeit begrenzt durch die zur Verfügung stehende Laserleistung.
Ziele und Vorgehen
Das Projekt hat zum Ziel, die Geschwindigkeit von QBit Operationen zu erhöhen, indem die Laserleistung lokal am Ort der Atome verstärkt wird. Dies wird durch vakuumkompatible optische Überhöhungsresonatoren ermöglicht, die im Rahmen des Projektes aufgebaut werden. Es wird je ein Ringresonator für QBits basierend auf Strontium und Rubidium Atomen aufgebaut, um die beiden wichtigsten für Neutralatom‐Quantencomputer verwendeten Elemente abzudecken. Die Resonatoren werden spezifiziert und in zwei entsprechenden Neutralatom‐Experimenten an der Universität Tübingen getestet.
Innovation und Perspektiven
Durch die lokale Überhöhung der Lichtleistung werden Quantencomputer in Zukunft nicht mehr limitiert durch die Verfügbarkeit entsprechender Laserquellen. Dies ist ein wegweisender Schritt für den Bau von Quantencomputern mit Fehlerkorrektur. Überhöhungsresonatoren werden daher mit Sicherheit feste Bestandteile von zukünftigen Quantencomputern sein.
