Verbundprojekt: Fermion-Quantenprozessor (FermiQP); Teilvorhaben: Aufbau des Demonstrators

Abstract

Ziel des Teilvorhabens "Aufbau des Demonstrators" im Verbund Fermion-Quantenprozessor (FermiQP) war eine neuartige Plattform für die Quanteninformationsverarbeitung, die den fermionischen Charakter ultrakalter 6-Li-Atome nutzt. Anders als die meisten neutralatom-basierten Ansätze mit bosonischen Spezies und Rydberg-Wechselwirkungen setzt FermiQP konsequent auf Fermionen, wodurch sich fermionische Vielteilchenprobleme aus Quantenchemie und Materialwissenschaft ohne Fermion-zu-Qubit-Abbildung natürlich simulieren lassen. Kern der FermiQP-Architektur sind verschränkende Zwei-Qubit-Operationen, die durch genau einstellbare Kollisionswechselwirkungen benachbarter Atome in optischen Übergittern erzeugt und parallel auf vielen Qubit-Paaren zugleich ausgeführt werden können. Ermöglicht wird dies durch hochstabile optische Übergitter, RF-/Mikrowellen-Kontrolle des Spin-Freiheitsgrades und eine UV-Einzelatomadressierung bei 323 nm, bei kurzer Zykluszeit als Voraussetzung für belastbare Mehrqubit-Messungen. Zentral ist zudem der hybride analog-digitale Betriebsmodus, der analoge Fermi-Hubbard-Simulation mit digitaler Zustandspräparation, Auslese und Kollisionsgattern kombiniert.