Beispielhafter integrierter photonischer Chip in Labor-Messaufbau mit Faserkopplung.
Beschreibung
Motivation
Quantencomputer (QC) auf Basis der lonenfallentechnologie bieten hervorragende Skalierbarkeit und Güte der Qubits, da die natürlicherweise identischen lonen durch Elektroden an definierten Positionen des Chips elektrisch fixiert werden. Es sind Laser vom UV bis lnfrarot erforderlich, um die lonen mit polarisiertem Licht anzuregen oder auszulesen. Um die Anzahl der Qubits zu skalieren, muss die herkömmliche Freistrahloptik durch vollständig integrierte photonische Komponenten direkt auf dem lonenfallen-Chip ersetzt werden.
Ziele und Vorgehen
Im Vorhaben werden UV-Wellenleiter (WL) und photonische Komponenten für lonenfallen-Chips erforscht, um robuste, skalierbare QC zu ermöglichen, die den strengen Anforderungen für fehlerfreie Quantenoperationen für reale Anwendungen gerecht werden. Diese photonischen Komponenten werden mit dem Materialsystem AIN auf Saphir als dem idealen Substrat für lonenfallen realisiert, basierend auf vielversprechenden Vorarbeiten von IAF & AMO. Weiterhin wird eine Kombination von AIN und AlzO: als hybridem WL für noch geringere Verluste erfolgen, welche gleichzeitig den Einsatz verschiedener Wellenlängen auf einem Chip erlaubt. ln einer weiteren lterationsstufe werden die photonischen Komponenten in Hinblick auf Polarisationsreinheit optimiert und ein Demonstrator einer lonenfalle realisiert.
Innovation und Perspektiven
SmaraQ ermöglicht durch Chip-lntegration eine Miniaturisierung und Skalierung von lonen-QC, welche mit schrankfüllenden Freistrahl-Optiken nicht möglich ist. Eine photonische Lösung im UV-Bereich mit Polarisationskontrolle stellt einen Durchbruch für QC dar, kann jedoch auch z.B. für Sensorik oder neuartige Kommunikationsmittel (Augmented/Virtual Reality) Verwendung finden.
