Quantencomputing mit neutralen Atomen

• Antragsteller: Professor Dr. Christian Groß; Professor Dr. Dieter Jaksch; Professor Igor Lesanovsky; Professor Dr. Tilman Pfau; Dr. Johannes Zeiher
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 554561799

Das Quantencomputing (QC) ist eine wichtige Quantentechnologie, von der kurzfristig wissenschaftliche Ergebnisse und längerfristig große sozioökonomische Auswirkungen erwartet werden. Dies führte kürzlich zur Einrichtung groß angelegter, langfristiger wissenschaftlicher Programme für QC in verschiedenen Ländern, darunter Japan und Deutschland. Während eine Vielzahl von Plattformen für die Realisierung von QC in Betracht gezogen wird, hat sich die Plattform mit neutralen (oder kalten) Atomen in jüngster Zeit als führender Kandidat für eine Skalierung auf ein Niveau erwiesen, auf dem Probleme von wissenschaftlichem, aber längerfristig auch von industriellem Interesse untersucht werden können. Bei diesem Ansatz können bereits Hunderte von Atomen einzeln eingefangen und mit Lasern manipuliert werden, um als Qubit-Register mit unerreichter Kohärenzzeit zu dienen. Durch Ausnutzung riesiger elektronischer Orbitale (Rydberg-Zustände) kann die Verschränkung zwischen Atomen mit zunehmender Zuverlässigkeit (derzeit über 99 %) erzeugt werden. Dieses Projekt zielt darauf ab, die Entwicklung solcher Quantenprozessoren (QPU) für kalte Atome durch die Schaffung eines binationalen Forschungsnetzes zu beschleunigen. Unser Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung von Schlüsseltechnologien, um die Fähigkeiten der QPU zu verbessern, sowie auf der Entwicklung von Anwendungen, die auf die optimale Nutzung der QPU zugeschnitten sind. Wir haben anerkannte Experten aus beiden Ländern zusammengebracht, die auf dem Gebiet der QC für neutrale Atome auf nationaler Ebene führend sind. Wir organisierten gemeinsame und ergänzende Forschung zu fünf Forschungszielen, die Synergien zwischen japanischen und deutschen Forschern sowie zwischen theoretischen und experimentellen Teams nutzen. Im Mittelpunkt des Programms steht der intensive Austausch junger Forscher, der die Verbreitung von Best Practices und Know-how fördert, die Entwicklung neuer Ideen und Techniken anregt und eine stark vernetzte Generation von Forschern hervorbringt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Japan
• Partnerorganisation: Japan Science and Technology Agency; JST
• Kooperationspartner: Dr. Sylvain De Leseleuc