Fast Quantum Entanglement
Die zunehmende Fähigkeit, Quantenzustände von Licht zu erzeugen, hat in den letzten 20 Jahren zu einer rasanten Entwicklung auf dem Gebiet der Quanteninformation geführt. In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts wurden die Grundgesetze der Mikroskopie entdeckt und der quantenmechanische Formalismus entwickelt. Jetzt rückt die sogenannte zweite Quantenrevolution näher, und ihre Bedeutung wird durch die jüngste enorme Investition der Europäischen Kommission in die 1-Milliarde-e-Flaggschiff-Initiative in der Quantentechnologie unterstrichen.
Verschränkung ist wohl die wichtigste Ressource in dieser paradigmatischen Transformation, da sie ein sehr mächtiger, aber auch bizarrer Quanteneffekt ist. Betrachten wir zum Beispiel einen verschränkten Zustand zweier Teilchen und messen den Zustand eines Teilchens. Was passiert ist, dass der Zustand des zweiten Teilchens sofort als Folge der Messung am ersten Teilchen bestimmt wird, unabhängig vom Abstand zwischen den beiden Teilchen. Einstein nannte es früher: „Gespenstische Fernwirkung“. Heutzutage hat sich die Erzeugung einer qualitativ hochwertigen und hochratigen Verschränkung als entscheidend für viele Anwendungen erwiesen, insbesondere für die Quantenkommunikation und das Computing.
Dies ist der Rahmen des Projekts FAQT (Fast Quantum Entanglement). FAQT ist ein einjähriges, von der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) gefördertes Projekt, Ergebnis einer rein österreichischen Zusammenarbeit zwischen dem Center for Digital Safety & Security am Austrian Institute of Technology (AIT) und der Walther-Gruppe am Universität Wien. FAQT zielt darauf ab, eine verschränkte Photonenquelle mit hoher Erzeugungsrate unter Verwendung von handelsüblichen Komponenten zu demonstrieren. Dies wird dazu führen, dass Quantentechnologien aus den Labors der Universitäten und Forschungszentren Einzug in Marktapplikationen finden. Kurz gesagt, das FAQT-Projekt wird einen neuen Pumplaseraufbau entwickeln, der in der Lage ist, eine Wiederholungsrate von bis zu etwa 40 GHz zu erzeugen, was etwa zehnmal schneller ist als die derzeitige hochmoderne Implementierung. In der Detektionsphase werden supraleitende Einzelphotonendetektoren eingesetzt. Diese Detektoren, die auf dem supraleitenden Effekt basieren, bei dem elektrischer Strom ohne Reibung fließen kann, sind die besten kommerziell erhältlichen Einzelphotonendetektoren bei Telekommunikationswellenlängen mit einem Wirkungsgrad nahe 100 %.
Der gesamte Aufbau wird aus im Handel erhältlichen Komponenten hergestellt, um eine schnelle Entwicklung einer einsatzbereiten Quelle für photonische Verschränkung zu erleichtern.
Start: 01.12.2021
Ende: 31.12.2022
Funding: FFG
Partners: Universität Wien, Fakultät für Physik (UNIVIE)