Pressemitteilung der Humboldt-Universität zu Berlin vom 03.12.24
Für seine Forschung im Bereich der Quantenphysik und Quantentechnologie erhält Prof. Dr. Tim Schröder vom Institut für Physik an der Humboldt-Universität zu Berlin und am Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH), einen Consolidator Grant des Europäischen Forschungsrats (ERC). Die Förderung für das Forschungsprojekt “Multidimensional Hyperentangled Photon Graph States”, kurz HyperGraph, beläuft sich auf etwa 2,5 Millionen Euro über fünf Jahre. Die ERC Grants zählen zu den bedeutendsten Auszeichnungen in der europäischen Forschungsförderung und werden für herausragende wissenschaftliche Leistungen vergeben.
Verschränkte Quantenzustände sind vielversprechend, aber schwer zu erzeugen
Im Zentrum der Quantenphysik und der Quantentechnologie steht das Phänomen der Verschränkung von Photonen, oder präziser gesagt von photonischen Quantenzuständen, die zu verbesserten und völlig neuen technischen Anwendungen führen könnte. Verschränkte Quantenzustände 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 Verschränkung zwischen einer beliebigen Zahl an Photonen erzeugt werden.
Neue Spin-Photonen-Schnittstelle ermöglicht immer komplexere Verschränkungen
Kürzlich wurde in der Arbeitsgruppe von Professor Schröder eine neuartige Spin-Photonen-Schnittstelle in Diamant mit rekordbrechenden Wirkungsgraden zwischen Emitter und Detektor entwickelt, die theoretisch 99 Prozent und realistisch 90 Prozent erreichen. Ermöglicht wird das durch die sogenannte Sawfish-Spin-Photonen-Schnittstelle. Durch Bündelung mithilfe von Multiplexverfahren können mehrere solcher Schnittstellen große verschränkte 2D- und sogar 3D-Photonen-Zustände erzeugen. Diese verschränken Quantenzustände werden so komplex sein, dass neue theoretische Modelle für ihr Verständnis erforderlich sind.
„Die Verwendung von Zuständen, deren Dichtematrix auf klassischen Computern niemals berechnet werden könnte, 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 möglicherweise verbesserte Protokolle in der fehlertoleranten Quanteninformationsverarbeitung und sogar völlig neue Anwendungsfälle entwickelt werden“, stellt Tim Schröder in Aussicht, der bereits 2019 erfolgreich einen ERC Starting Grant für die Humboldt-Universität zu Berlin und das Ferdinand-Braun-Institut einwerben konnte.
Über Tim Schröder
Tim Schröder leitet seit 2018 die Arbeitsgruppe Integrierte Quantenphotonik am Institut für Physik der Humboldt-Universität zu Berlin und das Joint Lab Diamond Nanophotonics am Ferdinand-Braun-Institut.
Nach seiner Promotion an der Humboldt-Universität im Jahr 2012 verbrachte Schröder vier Jahre am Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge, USA, und zwei Jahre als Assistenzprofessor am Niels Bohr Institut in Dänemark. Seine Forschung wurde mehrfach ausgezeichnet und wird von mehreren hochkompetitiven Forschungsfonds unterstützt, darunter ein ERC Starting Grant der Europäischen 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 Europäische Forschungsrat (European Research Council, ERC) dient der Förderung von bahnbrechenden Forschungsprojekten. Das Format der ERC Consolidator Grants richtet sich an herausragende Wissenschaftler*innen in einem Zeitfenster von sieben bis zwölf 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 tätig sein. Die Förderung wird für eine Laufzeit von bis zu fünf Jahren vergeben und umfasst bis zu zwei Millionen Euro.
Weitere Informationen
Pressemitteilung des Europäischen Forschungsrats
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Prof. Dr. Tim Schröder
Group Leader Integrated Quantum Photonics
Institut für Physik an der Humboldt-Universität zu Berlin