Quan­ten­geld und Na­no­sen­so­ren

Wir beabsichtigen die Produktion und Verifizierung von Systemen aus polykristallinem Diamant für zwei Hauptanwendungen durchzuführen: Entwicklung von speziellem Quantenspeicher für die Implementierung von Quantengeld und Vermessung von Magnetfeldern mit Quantensensoren. Mittels des in Mainz entwickelten deterministischen Nanoimplantationssystems werden wir Kernspins neben Farbzentren implantieren, so dass langlebige Quantenzustände gespeichert werden können. Die Expertise zur preiswerten Herstellung von polykristallinem Diamant und die Einrichtungen zur Nanostrukturierung erlauben uns die gesamte Produktionskette zu vervollständigen. Die Theorie Gruppe aus Kassel werden durch Identifizieren von dekohärenzfreien Unterräumen die Robustheit des Quantengeldes zu verbessern. Dies erlaubt zudem die Realisierung eines gegen Umgebungsrauschen geschützten Sensors, welcher eine erhöhte Sensitivität für Signale außerhalb des dekohärenzfreien Unterraumes aufweist, so dass sensitive und selektive Nanogradientensensoren entwickelt werden können. Die Theoriegruppe aus Erlangen wird sich auf klassische und Quantenprotokolle fokussieren, um robuste Quantensysteme zu implementieren. Sie werden Protokolle entwickeln welche auf Redundanz und Fehlerkorrektur basieren und speziell für diese Anwendungen optimiert sind.

Pro­jekt Part­ner

  • Prof. Kilian Singer, Institute of Physics, Light-Matter Interactions, University of Kassel
  • Prof. Ferdinand Schmidt-Kaler, Institute of Physics, University of Mainz
  • Prof. Christiane Koch, Institute of Physics, Theoretical Physics, University of Kassel
  • Prof. Eric Lutz, Institute of Theoretical Physics, University of Erlangen-Nürnberg

Bil­der­ga­le­rie

Abb. 1: Diamant AFM mit NV Farbzentrum in der Spitze: Quentenmünze bestehend aus NV Zentren (rot) mit benachbartem Kernspin (schwarz) für Langzeit Qubit Speicherung; Maßgeschneiderte Mikrowellen Felder für die Erzeugung der Verschränkung z
Abb. 1: Diamant AFM mit NV Farbzentrum in der Spitze: Quentenmünze bestehend aus NV Zentren (rot) mit benachbartem Kernspin (schwarz) für Langzeit Qubit Speicherung; Maßgeschneiderte Mikrowellen Felder für die Erzeugung der Verschränkung z
Abb. 2: Silizium-Fehlstellen Farbzentrum in einem Wellenleiter für effektive Faser-Kopplung
Abb. 2: Silizium-Fehlstellen Farbzentrum in einem Wellenleiter für effektive Faser-Kopplung
Abb. 3: SiV Zentrum für die Erzeugung von Verschränkung, anschließendes “Schreiben” des Zustands im Kernspin, Auslesen bei Raumtemperatur durch Einwirken des gekoppelten NV Zentrums
Abb. 3: SiV Zentrum für die Erzeugung von Verschränkung, anschließendes “Schreiben” des Zustands im Kernspin, Auslesen bei Raumtemperatur durch Einwirken des gekoppelten NV Zentrums