Quantenkontrolle zur Quantifizierung

Quantentechnologien versprechen Durchbrüche, indem sie die einzigartigen Eigenschaften der Quantenphysik nutzbar machen. Einige der Ressourcen, die Quantentechnologien so leistungsfähig machen, verfügen jedoch bislang nicht über verlässliche Methoden, um sie zu messen und miteinander zu vergleichen. In unserem Projekt entwickeln wirr praxisnahe Benchmarks für zwei solcher Ressourcen: modulare Quantenprozesse, die den Funktionsumfang von Quantencomputern erweitern, sowie kontinuierliche Variablen-Verschränkung, die den Zugang zu unendliche-dimensionalen Systemen ermöglicht. Durch die Entwicklung und das Testen anwendungsorientierter Benchmarking- Protokolle wollen wir die Integration dieser Ressourcen in zukünftige Quantentechnologien beschleunigen. Benchmarks ermöglichen es, Techniken zu vergleichen, Fortschritte nachzuverfolgen und Vorteile anderen Systemen gegenüber aufzuzeigen, etwa um supraleitende Qubits mit NV-Zentren zu vergleichen. Die erste Ressource, die wir benchmarken, sind modulare Quantenprozesse, die Quantencomputing über das Standard-Circuit-Modell hinaus erweitern. Diese higher-order Prozesse umfassen sowohl die Wenn-Dann-Schleifen des Quanten-Codings als auch kontraintuitive Protokolle, bei denen die Reihenfolge der Quantengatter selbst in einer Quantensuperposition liegt. Ausgehend von coherent controlisation werden wir nach allgemeineren Protokollen suchen sowie Möglichkeiten erforschen, ihre Messkomplexität zu reduzieren, um die Implementierung zu vereinfachen. Zweitens widmen wir uns der kontinuierlichen Variablen-Verschränkung, die es ermöglichen könnte, die Komplexität unendlichdimensionaler Systeme für Sensorik und Quantenkommunikation nutzbar zu machen. Hierbei werden wir untersuchen, wie Diskretisierungstechniken jenseits verbreiteter Gaußscher Näherungen an spezifische Messaufbauten angepasst werden können. Durch die Entwicklung konsistenter und praxisnaher Benchmarks, die in der Quanteninformationstheorie verankert sind, wollen wir faire Vergleiche zwischen Plattformen ermöglichen und aufzeigen, wo ihre jeweiligen Stärken liegen.