Superconducting Quantum Circuits

Von supraleitenden Qubits zu Quantentechnologien

Die Forschung in der Gruppe von Prof. Kirchmair konzentriert sich auf „Schaltkreis-Quantenelektrodynamik-Systeme“. Dabei werden künstliche Zwei-Niveau-Systeme, d.h. Qubits, durch die Nutzung der Nichtlinearität eines Josephson-Kontakts realisiert. Die Kombination dieser Qubits mit anderen supraleitenden Schaltkreisen ermöglicht die Realisierung von Systemen, die für Quanteninformationsverarbeitung, Quantensimulation und Experimente in der Quantenoptik geeignet sind. Alle notwendigen supraleitenden Strukturen werden durch Mikro- und Nanofertigungsverfahren in unseren eigenen Reinraum-Einrichtungen hergestellt.

Unsere Forschungsschwerpunkte umfassen:

• Wellenleiter-Quantenelektrodynamik: Mehrere supraleitende Qubits werden über einen Mikrowellen-Wellenleiter gekoppelt, um kollektive Zustände zu bilden. Diese Zustände können als Einzelphotonenquellen genutzt werden und dienen dazu, Gate-Operationen über Distanzen von mehreren Zentimetern zu vermitteln.
• Magnetomechanik: Mechanische Oszillatoren werden magnetisch an einen Mikrowellenschaltkreis gekoppelt, was Kühlung, Zustandsdetektion und die Zustandspräparation der Mechanik ermöglicht.
• Hochkohärenz-Resonatoren: Wir erzeugen und manipulieren beliebige Quantenzustände in einem hochkohärenten Mikrowellenresonator, indem wir diesen mit einem supraleitenden Qubit koppeln.