Ionenfallen für Quantensimulationen, Quantencomputer und Metrologie

Lineare 3D-Ionenfallen ermöglichen die präzise Manipulation von Ionenketten und Qubits in einer hochkontrollierbaren und geschützten Umgebung. Die PTB beschäftigt sich mit der Entwicklung neuartiger 3D-Ionenfallen, dessen Skalierbarkeit das gleichzeitige Speichern mehrerer Ensembles von Ionen erlaubt. Ausgewählte Materialen und Techniken aus der Mikrofabrikation werden verwendet, um Fallen mit optimalen elektrischen und thermischen Eigenschaften herzustellen. Die Integration elektronischer und optischer Bauteile direkt auf der Falle wird es ermöglichen, kompakte und robuste Plattformen für Quantenanwendungen zu realisieren.

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Mikrostrukturierte Oberflächen Ionenfallen stellen eine Plattform für Quantensensoren dar und eignen sich zur Implementierung zukünftiger Quantencomputer. Eine wesentliche Voraussetzung um die Anzahl der kontrollierten Ionen und Qubits zu erhöhen ist eine Mikrostruktur welche das Anlegen vieler Signale ermöglicht, z. B. durch Integrierung von Mikrowellen-Leitungen. Mehrlagige Elektrodenstrukturen bieten eine Plattform welche dies ermöglichen. Ein Patent zur Herstellung solcher Strukturen wurde vor kurzem erteilt. Erste mehrlagige Ionenfallen wurden auf Basis des Herstellungsverfahrens produziert und mit ⁹Be⁺ Ionen getestet.

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