Viele Anwendungen in der Quanteninformationstechnologie erfordern zuverlässige Quellen für Quantenlicht. Das QuantERA-Projekt EQUAISE ist im Bereich der Applied Quantum Science (AQS) angesiedelt und hat das Ziel, eine industriell skalierbare Plattform für Einzelphotonenquellen auf Basis von spannungsoptimierten Quantemitteren aus zweidimensionalen Halbleitern zu entwickeln.

Das Projektkonsortium umfasst Partner aus Italien, Polen, Spanien und Deutschland. Weitere Informationen sind auf der europäischen QuantERA-Webseite für EQUAISE verfügbar.

Quanten-Reservoir-Computing (QRC) ist ein neuartiges Rechenkonzept an der Schnittstelle von Quantencomputing und künstlichen neuronalen Netzwerken. Im Gegensatz zum gatterbasierten Quantencomputing lockert der Reservoir-Ansatz die strengen Anforderungen an die vollständige Kontrolle über das System. Stattdessen wird ein loses Netzwerk aus Quantensystemen mit einer zufälligen Kopplungstopologie trainiert, um Rechen- oder Klassifikationsaufgaben zu lösen.

PhotonicQRC bietet zwei große Vorteile durch die inhärente Quantennatur des Systems: Erstens kann Quanteninput direkt verarbeitet werden, ohne ihn in eine klassische Form übersetzen zu müssen. Zweitens ermöglicht die exponentielle Größe des Hilbertraums die Lösung komplexer Aufgaben mit äußerst kleinen physikalischen Netzwerken.

PhotonicQRC wird von einem deutsch-französischen Konsortium betrieben, das von der DFG und der ANR kofinanziert wird. Das Projekt verbindet unsere Gruppe in Oldenburg mit experimentellen Partnern an der TU Berlin, femto-ST (CNRS) und der ENS in Paris.

Quanten-Maschinelles Lernen (QML) gewinnt zunehmend an Bedeutung, insbesondere aufgrund seiner Anwendbarkeit auf NISQ-Technologien. In diesem Projekt untersuchen wir das Potenzial von QML-Algorithmen, die auf verfügbarer Quantencomputing-Hardware ausgeführt werden können, und vergleichen ihre Möglichkeiten und Leistungsfähigkeit mit maschinellen Lernmethoden auf Basis quanten-künstlicher neuronaler Netzwerke.

Das Projekt wird im Rahmen des Quantum Fellowship Programme von der DLR Quantum Computing Initiative gefördert und erfolgt in Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Meike List vom DLR-Institut für Satellitengeodäsie und Inertialsensorik in Bremen.

Im Rahmen des Schwerpunktprogramms SPP2244 „2dMP“ der DFG untersuchen wir atomar dünne Halbleiter, die mit einem bestimmten Verdrehwinkel übereinandergestapelt werden. Dabei können sich Interlayer-Exzitonen bilden – optisch aktive, zusammengesetzte Teilchen, die sich zwischen den Schichten der Heterostruktur verteilen. Ihre elektronischen und optischen Eigenschaften lassen sich durch die Wahl der Materialkombination gezielt beeinflussen. Gleichzeitig erzeugt der Verdrehwinkel eine überlagerte Potenziallandschaft, die Analogien zur Hubbard-Physik von Gittermodellen ermöglicht.

Zusammen mit unseren experimentellen Partnern an der Universität Oldenburg und der TU Berlin erforschen wir die einstellbaren optischen Eigenschaften von Moiré-Heterostrukturen in Mikroresonatoren, um Quantenphasenübergänge, Exziton-Polaritonkondensation und Fermionisierung bosonischer Quasiteilchen auf einer hochgradig steuerbaren Halbleiterplattform zu untersuchen.

Das bundesweit geförderte Quantenrepeater.Link (QR.N) Netzwerk des BMBF verfolgt das Ziel, einen Quantenrepeater-Prototyp zu realisieren – eine Schlüsseltechnologie für zukünftige Quantennetzwerke, wie das Quanteninternet.

Unsere Gruppe fungiert als Schnittstelle zwischen der Quanteninformationstheorie und der Entwicklung von Quantenrepeater-Protokollen auf der einen Seite und der experimentellen Halbleiter-Hardwareplattform auf der anderen Seite. Wir entwickeln Methoden zur Simulation der Implementierung von Quantenrepeater-Protokollen, sowohl mit konventionell verschränkten Zuständen als auch mit mehrteilig verschränkten photonenbasierten Clusterzuständen.