Abschlussbericht zum Teilvorhaben Lichtspeicherung in Seltenerd-dotierten Kristallen im Verbundprojekt Netzwerkfähige Quantenspeicher mit Seltenerdionen (NEQSIS)

Abstract

Quantenspeicher sind zentrale Elemente jedweder Quanteninformations-Architektur, z.B. als Register in Quantenrechnern, in Repeatern für Netzwerke der Quantenkommunikation - oder zur temporären Speicherung eines Quantentokens. Ein optischer Quantenspeicher muss in der Lage sein, die in einzelnen Photonen gespeicherte Information zuverlässig, effizient und ausreichend lange in den Freiheitsgraden eines Quantensystems zu speichern – und diese anschließend beim Auslesen deterministisch wieder in Photonen zurück zu konvertieren. Das zentrale Ziel des Teilprojekts der TUDA im Verbund NEQSIS war die Implementierung der EIT-Lichtspeicherung in Pr:YSO-Kristallen, für nicht-klassische Lichtpulse bis auf das Niveau einzelner Photonen, für lange Speicherzeiten bis zu einer Sekunde, und Effizienzen im Bereich von einigen Prozent. Dadurch sollte erstmals ein optischer, ensemble-basierter Quantenspeicher bei makroskopisch langen Speicherzeiten in einem skalier- und integrierbaren Festkörper realisiert werden - wie dies u.a. für die sichere Speicherung und Nutzung eines Quantentokens unter realistischen Bedingungen relevant ist.