Quantencomputer können einer der nächsten, großen Technologiesprünge werden. Mit ihnen soll es möglich sein, komplexe Problemstellungen aus Mathematik und Physik zu lösen, bei denen traditionelle Supercomputer am Rechenaufwand scheitern würden. Alternativ könnten Quantencomputer mit ihrer starken Rechenleistung auch dazu verwendet werden, bisher als sicher eingestufte Verschlüsselungen zu brechen oder, in der Quantenkommunikation, neue, noch sicherere Verschlüsselungsmethoden zu schaffen. Ein Problem stellt jedoch weiterhin die kohärente Übertragung von Informationen bei Mikrowellenfrequenzen, dem üblichen Bereich für drahtlose Netzwerke und supraleitende Qubits (das Rückgrat von Quantencomputern), zu optischen Frequenzen, dem optimalen Bereich für den Informationsaustausch über große Entfernungen, dar.

Hier setzt das „Phase-sensitive Alteration of Light colorAtioN in quadriparTIte Ring cavIties“-Projekt (PALANTIRI) an. Das Projekt, welches mit 3.3 Millionen über die Pathfinder-Initiative der Europäischen Union gefördert wird, soll dazu beitragen, die Effizienz der kohärenten Übertragung für Quantenkommunikation und Quantencomputer zu verbessern. Denn in der Praxis hat sich die kohärente Transduktion von Information zu verschiedenen Frequenzen bisher als schwierig zu implementieren erwiesen, insbesondere mit hoher Effizienz. Daher ist das Ziel der Projektgruppe, ein Viererteam – nämlich Mikrowellen, akustische Phononen, Magnonen und optische Photonen – zu einer einzigen Plattform zu vereinen, um ein hocheffizientes Instrument für die Quantentransduktion zu bauen. Das Ziel ist ein Resonator aus dem Material Yttrium-Eisen-Granat, der das Zusammenspiel aller vier Elemente mit dem Ziel einer möglichst hohen Umwandlungsrate zu erreichen.

Das Projekt bündelt die Expertise von sieben führenden Partnern, darunter das MPL, vertreten durch die Forschungsgruppenleiterinnen Birgit Stiller und Silvia Viola-Kusminskiy. Ihre Expertisen sind experimentelle Optoakustik (Stiller Research Group) und theoretische Optomagnonik (Viola-Kusminskiy Research Group).

Foto (MPL): Birgit Stiller (links) and Silvia Viola-Kusminsky (rechts).