CD-Labor for Optische Quantencomputer

Dieses CD-Labor erforscht technische Möglichkeiten für einen optischen Quantencomputer in der Cloud, der für WissenschafterInnen, sowie Industrie und der breiten Öffentlichkeit zugänglich ist.

Herkömmliche Computer verarbeiten und speichern Informationen in Form von Nullen (0) und Einsen (1), die als Bit-Reihen dargestellt und mit logischen Operatoren (UND, ODER, NICHT) verknüpft sind. Quantencomputer nützen die Tatsache, dass die Zustände Null und Eins in der Quantenwelt überlagert sein können, und somit gleichzeitig nutzbar sind.

Daher kann der Quantencomputer viele Operationen gleichzeitig durchführen, die ein herkömmlicher Computer hintereinander durchführen muss. Was für die herkömmlichen Computer die Bits sind, die entweder den Wert (0) oder (1) annehmen, sind für Quantencomputer die Quantenbits oder Qubits bei denen die Werte (0) und (1) gleichzeitig vorliegen können. Ein Qubit kann also zwei Informationen gleichzeitig darstellen und jedes weitere Qubit verdoppelt die Anzahl von gleichzeitig verwendbaren Informationen. Eine wichtige Konsequenz daraus ist, dass die Anzahl an gleichzeitig möglichen Rechenoperationen eines Quantencomputers nicht linear sondern exponentiell zunimmt. Quantencomputer können somit eine Vielzahl an neuartigen Anwendungen ermöglichen, die für herkömmliche Computertechnologie unerreichbar sind.

Einzelne Lichtquanten, sogenannte Lichtteilchen oder Photonen, eignen sich, aufgrund ihrer Robustheit und individuellen Adressierbarkeit, besonders gut für Anwendungen im Bereich der Quanteninformationsverarbeitung. Darüber hinaus macht die intrinsische Mobilität der einzelnen Photonen sie zu den idealen Quanteninformationsträgern für Quantennetzwerke und delegierte Quanten-Computer-Clouds.

Ziel dieses CD-Labors ist die Entwicklung von Quantentechnologie für die Realisierung von Quantencomputer und Quantencomputer-Clouds, die für praxisnahe Anwendungen geeignet sind. Das Hauptziel wird ein vielseitiger Quantencomputer sein, der auf einer photonischen Plattform basiert. Darüber hinaus sollen Gesellschaft und Industrie auf diese leistungsstarke aber nicht intuitive Technologie vorbereitet werden, indem der photonische Quantencomputer in der Cloud online zugänglich gemacht wird. Dies ermöglicht es StudentInnen, WissenschafterInnen und der breiten Öffentlichkeit, Quantenalgorithmen über das Internet auf echter Hardware auszuführen.

Die erste Iteration des Online-Quantencomputers wird in der Lage sein, ein paar Photonen oder Quantenbits in einer kontrollierbaren photonischen Schaltung für verschiedene Anwendungen zu prozessieren. Aufbauend auf dem Online-Quantencomputer-Setup wird die in diesem Projekt entwickelte photonische Quantentechnologie für die Demonstration von neuen Anwendungen genutzt.