Längste Mikrowellen-Quantenverbindung an der ETH

Um leistungsfähige Quantencomputer zu bauen, müssen mehrere kleinere Quantenrechner zu einer Art Cluster oder lokalem Netzwerk (LAN) zusammengeschlossen werden, erklärt die Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH) in einer Mitteilung. Dabei sollten auch die Verbindungen zwischen ihnen Quantenverbindungen sein.

Physiker der ETH haben die bisher längste auf Mikrowellen basierende Quantenverbindung aufgebaut. Diese ist fünf Meter lang und befindet sich im Labor von Andreas Wallraff, Professor am Quantum Device Lab der ETH. Wallraff bezeichnet die Quantenverbindung in der Mitteilung als einen Meilenstein, „denn damit können wir zeigen, dass Quanten-​LAN prinzipiell möglich sind“, erklärt er.

Eine Herausforderung sei es gewesen, zwei supraleitende Quanten-​Chips „über mehrere Meter so zu verbinden, dass Überlagerungszustände zwischen ihnen mit möglichst geringer Dekohärenz ausgetauscht werden können“, erklärt Philipp Kurpiers, ein ehemaliger Doktorand in Wallraffs Arbeitsgruppe. Dies geschieht in Form von Mikrowellen-​Photonen, die von einem supraleitenden Schwingkreis ausgesandt und von einem anderen empfangen werden. Wichtig sei es, dass der dafür nötige Wellenleiter stark genug abgekühlt wird. Dies ist den Forschern bei ihrem Modell gelungen.

Die ETH-​Forscher konnten aber nicht nur zeigen, dass die Quantenverbindung ausreichend abgekühlt werden kann, sondern auch, dass sich mit ihr tatsächlich Quanteninformation zwischen zwei Quanten-​Chips zuverlässig übertragen lässt.

Neben Anwendungen in künftigen Quantencomputern eignet sich die Verbindung der ETH- Forscher auch für Experimente der quantenphysikalischen Grundlagenforschung, heisst es. Ihre Ergebnisse wollten die Physiker auf dem Jahrestreffen der American Physical Society in Denver vorstellen, das aber wegen des Coronavirus abgesagt wurde. Stattdessen berichteten die Wissenschaftler nun im Rahmen einer virtuellen Ersatzkonferenz über ihre Resultate. ssp