ERC Consolidator Grant für Quantenphysiker Tim Schr?der

Quantenphysikalisches Ph?nomen der Verschr?nkung ist Treiber für neue Quantentechnologien – neue Spin-Photonen-Schnittstelle erm?glicht Verschr?nkungen von sehr vielen Photonen

Für seine Forschung im Bereich der Quantenphysik und Quantentechnologie erh?lt Prof. Dr. Tim Schr?der vom Institut für Physik an der Humboldt-Universit?t zu Berlin und am Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für H?chstfrequenztechnik (FBH), einen Consolidator Grant des Europ?ischen Forschungsrats (ERC). Die F?rderung für das Forschungsprojekt “Multidimensional Hyperentangled Photon Graph States”, kurz HyperGraph, bel?uft sich auf etwa 2,5 Millionen Euro über fünf Jahre. Die ERC Grants z?hlen zu den bedeutendsten Auszeichnungen in der europ?ischen Forschungsf?rderung und werden für herausragende wissenschaftliche Leistungen vergeben.

Verschr?nkte Quantenzust?nde sind vielversprechend, aber schwer zu erzeugen

Im Zentrum der Quantenphysik und der Quantentechnologie steht das Ph?nomen der Verschr?nkung von Photonen, oder pr?ziser gesagt von photonischen Quantenzust?nden, die zu verbesserten und v?llig neuen technischen Anwendungen führen k?nnte. Verschr?nkte Quantenzust?nde sind extrem schwierig zu erzeugen und zu überprüfen. Dennoch haben neue Erkenntnisse in diesem Bereich die Grundlagen- und angewandte Forschung in den letzten Jahren deutlich vorangetrieben und sind die Voraussetzung für viele neue Quantentechnologien. Theoretisch kann die Verschr?nkung zwischen einer beliebigen Zahl an Photonen erzeugt werden.

Neue Spin-Photonen-Schnittstelle erm?glicht immer komplexere Verschr?nkungen

Kürzlich wurde in der Arbeitsgruppe von Professor Schr?der eine neuartige Spin-Photonen-Schnittstelle in Diamant mit rekordbrechenden Wirkungsgraden zwischen Emitter und Detektor entwickelt, die theoretisch 99 Prozent und realistisch 90 Prozent erreichen. Erm?glicht wird das durch die sogenannte Sawfish-Spin-Photonen-Schnittstelle. Durch Bündelung mithilfe von Multiplexverfahren k?nnen mehrere solcher Schnittstellen gro?e verschr?nkte 2D- und sogar 3D-Photonen-Zust?nde erzeugen. Diese verschr?nken Quantenzust?nde werden so komplex sein, dass neue theoretische Modelle für ihr Verst?ndnis erforderlich sind.

?Die Verwendung von Zust?nden, deren Dichtematrix auf klassischen Computern niemals berechnet werden k?nnte, ist ein konzeptionelles Problem in der Theorie. In diesem Bereich wird die experimentelle Forschung von HyperGraph Konzepte und neue Entdeckungen in der Theorie anregen. Darüber hinaus erwarte ich aufgrund der vielen Vernetzungsgrade zwischen den einzelnen Photonen, dass parallel und über HyperGraph hinaus innovative Konzepte zur Fehlerkorrektur, neuartige und m?glicherweise verbesserte Protokolle in der fehlertoleranten Quanteninformationsverarbeitung und sogar v?llig neue Anwendungsf?lle entwickelt werden“, stellt Tim Schr?der in Aussicht, der bereits 2019 erfolgreich einen ERC Starting Grant für die Humboldt-Universit?t zu Berlin und das Ferdinand-Braun-Institut einwerben konnte.

?ber Tim Schr?der

Tim Schr?der leitet seit 2018 die Arbeitsgruppe Integrierte Quantenphotonik am Institut für Physik der Humboldt-Universit?t zu Berlin und das Joint Lab Diamond Nanophotonics am Ferdinand-Braun-Institut.

Nach seiner Promotion an der Humboldt-Universit?t im Jahr 2012 verbrachte Schr?der vier Jahre am Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge, USA, und zwei Jahre als Assistenzprofessor am Niels Bohr Institut in D?nemark. Seine Forschung wurde mehrfach ausgezeichnet und wird von mehreren hochkompetitiven Forschungsfonds unterstützt, darunter ein ERC Starting Grant der Europ?ischen Kommission, ein Quantum Futur Grant und weitere Kooperationsprojekte des Bundesministeriums für Forschung und Bildung und der Einstein Stiftung Berlin. Zusammen mit über 30 Studierenden und Mitarbeitenden konzentriert sich die Forschung seiner Arbeitsgruppe auf die Quantenkontrolle von atomaren Spin-Defekten in Diamant-Nanostrukturen für Anwendungen in der Quantentechnologie.

ERC Consolidator Grant

Der Europ?ische Forschungsrat (European Research Council, ERC) dient der F?rderung von bahnbrechenden Forschungsprojekten. Das Format der ERC Consolidator Grants richtet sich an herausragende Wissenschaftler*innen in einem Zeitfenster von sieben bis zw?lf Jahren nach Promotion, deren Arbeitsgruppe sich in der Konsolidierungsphase befindet. Für die Durchführung des Consolidator-Grant-Projekts muss der oder die Forschende mindestens 40 Prozent der Arbeitszeit für das ERC-Projekt einplanen und mindestens 50 Prozent der Arbeitszeit innerhalb der EU oder der zu Horizont Europa assoziierten Staaten t?tig sein. Die F?rderung wird für eine Laufzeit von bis zu fünf Jahren vergeben und umfasst bis zu zwei Millionen Euro.