Verschränkungswachstum zwischen entfernten Atomprozessoren

Ein Quantenmodul ist ein kleines Gerät, das einzelne Atome oder andere atomähnliche Teilchen verwendet, um Informationen auf eine Weise zu speichern und zu verarbeiten, die mit herkömmlichen Geräten nicht möglich ist. Zukünftige Technologien in den Bereichen Kommunikation, Messtechnik und Rechenleistung könnten stark davon profitieren, Quantenmodule zu verbinden, sodass sie koordiniert zusammenarbeiten können. Während bereits einzelne Quantenmodule mit vielen kontrollierbaren Teilchen entwickelt werden, konnten solche Verbindungen bisher nur für wenige entfernte Teilchen gleichzeitig hergestellt werden. Neue Methoden sind erforderlich, um diese Quantenmodulen mit vielen Teilchen miteinander zu koppeln und ihr volles Potenzial auszuschöpfen. Dieses Projekt zielt darauf ab, Methoden zu entwickeln und zu demonstrieren, um starke Verbindungen zwischen Quantenmodulen mit vielen Teilchen herzustellen. Durch den stetigen Aufbau und die Aufrechterhaltung dieser Verbindungen auch als Verschränkung bekannt soll gezeigt werden, wie größere Netzwerke aus kleineren, gut kontrollierten Einheiten gebildet werden können. Erfolgreich verbundene Module könnten die Erzeugung komplexer geteilter Zustände über ein Netzwerk hinweg ermöglichen, die Anwendungen in sicherer Kommunikation, verteilten Messungen und hochpräzisen Uhren unterstützen. Um dies zu erreichen, werden in unseren Prototyp-Quantenmodulen Atome mit elektrischen Feldern in Position gehalten und mithilfe von Spiegeln und Lasern Verbindungen über Licht zwischen den Modulen erzeugt. Diese Verbindungen können in stabilen atomaren Zuständen für mehrere Sekunden gespeichert werden, lange genug, um zusätzliche Verbindungen aufzubauen und koordinierte Operationen durchzuführen. Durch die sorgfältige Steuerung der Teilchen und ihrer Verbindungen wird das Projekt die kontinuierliche Erstellung neuer Verbindungen ermöglichen und gleichzeitig eine präzise Kontrolle über die Quantenverarbeitung aufrechterhalten, wodurch die Vision von miteinander verbundenen Quantenmodulen näher rückt.