Leiter: Prof. Dr. Alexey Ustinov
Supraleitende Quantenschaltkreise gehören aufgrund ihrer intrinsischen Quantenkohärenz zu den aussichtreichsten Kandidaten der Festkörperphysik für Quantencomputer-Bauelemente. Supraleitende Quantenschaltkreise sind gut geeignet sowohl für Grundlagenuntersuchungen als auch für eine große Palette von Anwendungen von der Materialprüfung über medizinische Bildgebung bis hin zu Quantencomputern. Mit in der Halbleitertechnologie entwickelten und perfektionierten photolithographischen Prozesstechniken können komplexe Schaltkreise von μm-Größe bis zu einer großen Anzahl von Qubits hochskaliert werden. In den letzten Jahren wurde ein beeindruckender Fortschritt hinsichtlich Ansteuerung, Kontrolle, Auslesen und Skalierung von supraleitenden Qubits erreicht, sodass z. B. die Verletzung der Bell'schen Ungleichung, die Verflechtung von drei Qubits, zerstörungsfreie Quantenauslese, die Erzeugung beliebiger Photonzustände und Schaltkreis-Quantenelektrodynamik im starken und ultrastarken Kopplungsbereich gezeigt werden konnte.
In unserer Arbeitsgruppe simulieren und entwerfen wir supraleitende Qubits in verschiedenen Schaltungsvarianten, wir stellen sie her und messen sie. Über ein dc-Magnetfeld lässt sich die Aufspaltung zwischen den beiden Qubit-Zuständen |0> und |1> variieren, mit Mikrowellenpulsen können Übergänge zwischen diesen Zuständen angeregt werden. Da die typische Energieaufspaltung hierbei im dem Frequenzbereich von einigen GHz zugeordneten Energiebereich liegt, müssen die Schaltkreise auf tiefe Temperaturen (10 GHz <-> 0.5 K) gekühlt werden, um eine thermische Anregung des angeregten Qubit-Zustands zu vermeiden.
