PhoQuant: Photonische Quantencomputer - Quantencomputing Testplattform

Erst wenn ausreichend viele Quantenteilchen verschaltet werden, können Quantencomputer Aufgaben bewältigen, die für klassische Rechner unlösbar sind. Hier liegt – neben weiteren Alleinstellungsmerkmalen – ein wesentlicher Vorteil photonischer Plattformen: Integrierte Architekturen und ausgefeilte Fertigungsverfahren bieten ein enormes Skalierungspotenzial. Ziel des Verbundprojektes PhoQuant ist die Entwicklung eines rein photonischen Quantencomputers, basierend auf Gaussian Boson Sampling (GBS), mit mindestens 20 (nach 2,5 Jahren) bzw. 100 (nach 5 Jahren) individuell ansteuerbaren Kanälen. Neben der Entwicklung eines programmierbaren GBS QC Demonstrators mit anwendungsrelevanten Algorithmen steht die Implementierung eines Benutzer Interfaces als Schnittstelle für industrielle und akademische Anwender im Vordergrund.

Im Teilvorhaben Quantencomputing Testplattform (PhoQuant-QCTest) werden essenzielle Komponenten, u. a. eine optimierte integrierte Quetschlichtquelle und Funktionalitäten wie kohärente Verschiebungen und Homodyndetektion, und Algorithmen für den Demonstrator entwickelt. Ferner wird eine experimentelle Testplattform zur Verfügung gestellt, auf der die entwickelten Komponenten und Algorithmen unter realistischen Bedingungen getestet werden können, bevor sie in den Demonstrator überführt werden. Auch die von Projektpartnern entwickelten Bauteile auf Basis des neuen Materialsystems Dünnschichtlithiumnobiat (engl.: lithium niobate on insulator, LNOI) werden mit Hilfe der Testplattform evaluiert. Neue und bekannte GBS QC Algorithmen werden mittels informationstheoretischer Komplexitätsuntersuchungen verifiziert.

Sieben Arbeitsgruppen des Instituts für Photonische Quantensysteme (PhoQS) mit komplementären Expertisen führen das Teilprojekt PhoQuant-QCTest durch.

Das Verbundprojekt PhoQuant wird über die Laufzeit vom 01.01.2022 bis 31.12.2026 gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und vereint die Fachkenntnisse von 14 Partnern aus Akademie und Industrie.