Dekohärenz und Relaxation in NMR Quantencomputern: Quantifizierung und Skalierungseigenschaften

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Informationsverarbeitung auf der Basis von überlagerten quantenmechanischen Zuständen bietet ein großes Potential, falls geeignete physikalische Systeme gefunden werden, auf denen sich entsprechende Algorithmen implementieren lassen. Eines der größten Hindernisse für nutzbringende Anwendungen stellt die Dekohärenz dar. Während sie bei einfachen Systemen, bestehend aus wenigen qubits, kaum stört, steigt die Fehlerrate mit der Komplexität des Systems rasch an. Die bisher erfolgreichste Implementation eines Quantencomputers ist der NMR-Quantencomputer. Im Rahmen des hier vorgeschlagenen Forschungsprojektes soll deshalb untersucht werden, wie unterschiedliche Relaxationsmechanismen zum Zerfall der verschränkten Zustände beitragen, welche während eines NMR-QIV Experimentes erzeugt werden. Auf theoretischer Seite sollen die vorhandenen Ansätze zur Beschreibung der Dekohärenz von generischen Quantencomputern mit der NMR-Relaxationstheorie verglichen werden. Es soll nach Möglichkeiten zur Minimierung der Dekohärenz gesucht werden, z.B. durch die Identifizierung von Unterräumen mit geringer Dekohärenz. Dazu werden die relevanten Relaxationsmechanismen identifiziert und ihre Skalierungseigenschaften analysiert. Die theoretischen Resultate sollen an konkreten Beispielen experimentell verifiziert werden.