Im EU-Projekt TruePA entwickeln Forschende die nächste Generation von parametrischen Verstärkern, die in Quantencomputern zum Einsatz kommen könnten. Das internationale Konsortium besteht aus sieben Partnern aus fünf europäischen Ländern, darunter die von Gerhard Kirchmair geleitete Forschungsgruppe am IQOQI.
Quantentechnologien bergen großes Potenzial für die Informatik, etwa in der Kryptographie, der Kommunikation oder im Computing. Im kürzlich gestarteten Projekt TruePA (Truly Resilient Quantum Limited Traveling Wave Parametric Amplifiers) arbeiten Forschende des IQOQI Innsbruck zusammen mit europäischen Partnern an der Weiterentwicklung parametrischer Verstärker, kurz TWPAs. Diese Schlüsselkomponenten für zukünftige Quantentechnologien sind von entscheidender Bedeutung für die Grundlagenforschung bei der Erkennung schwacher elektromagnetischer Signale im Mikrowellenbereich.
„Derzeit gibt es noch deutliches Verbesserungspotenzial bei TWPAs, beispielsweise müssten sie unempfindlich gegenüber Magnetfeldern sein und möglichst nah an die theoretisch berechnete Untergrenze des Rauschens, das Quantenlimit, herankommen“, erläutert Projektkoordinatorin Anja Metelmann vom Institut für QuantenMaterialien und Technologien am KIT. „In TruePA legen wir die theoretischen und praktischen Grundlagen und unsere Industriepartner können aus den Forschungsergebnissen direkt neue Anwendungen erschließen.“
Um das zu erreichen, arbeiten die Forschenden an neuartigen Schaltkreisdesigns mit supraleitenden Materialien. Dabei kommen neue Charakterisierungsmethoden, die auf quantenoptischen Techniken basieren, zum Einsatz. „Ziel ist, die Forschung und Entwicklung quantenlimitierter Verstärker stark voranzutreiben und neue Einblicke in die Physik supraleitender Schaltkreise zu ermöglichen. Zudem soll die Anwendung von TWPAs in der Grundlagenforschung wie der Quanteninformation mit Festkörperplattformen, der Astronomie und der Suche nach Dunkler Materie vereinfacht werden“, sagt IQOQI-Forschungsgruppenleiter Gerhard Kirchmair.
Das internationale Konsortium, bestehend aus sieben Partnern aus fünf europäischen Ländern, darunter renommierte Forschungseinrichtungen, Universitäten und Industriepartner, traf sich Anfang Februar am KIT in Karlsruhe, um die Arbeit an dem Projekt aufzunehmen. Die EU fördert das Vorhaben mit drei Millionen Euro über eine Laufzeit von drei Jahren.