Quanten-Informationsverarbeitung in mesoskopischen Systemen

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Die spektakuläre Entwicklung der Quanten-Informationstheorie initiierte eine Suche nach physikalischen Realisierungen der benötigten Bauelemente. An verschiedenen Systemen, darunter Ionenfallen, NMR und "cavity QED"-Systemen, wurden einfache Operationen mit wenigen qubits demonstriert. Diese sind jedoch schwer in elektronische Schaltkreise integrierbar, und der Ausbau zu größeren Systemen ist problematisch. Nanoelektronische Realisierungen haben hier deutliche Vorteile. Unter geeigneten Bedingungen stellen Josephson-Kontakte mit kleiner Kapazität qubits dar. Sie kombinieren die Kohärenz des supraleitenden Zustands mit den Kontrollmöglichkeiten der Einzelektronensysteme und können mit etablierten Fabrikationsmethoden hergestellt werden. Der Meßprozeß kann durch Ankoppeln eines Einzelelektronentransistors realisiert werden. Im Rahmen dieses Projektes soll in Kontakt mit experimentell arbeitenden Gruppen die "Device"-Entwicklung weitergetrieben werden, wobei ein Optimum an Präzision, Kohärenz und Kontrollmöglichkeit bei experimentell realisierbarer Komplexität der Elemente gesucht wird. Auch für Alternativen wie die Quantenversion der Einzelfluß-Logik sollen Design sowie Kontroll- und Meßprozeduren untersucht werden.