Quantumnetwerken en quantumsensing

Binnen Quantum Leiden doen verschillende groepen onderzoek naar quantumnetwerken en quantumsensing.

De quantumtechnologie is gebaseerd op qubits. Dat zijn de quantummechanische versies van gewone bits. Er bestaan verschillende technologieën om qubits te maken: in  atomen in een kristal, in kleine stukjes supergeleidend materiaal, of in fotonen, ofwel afzonderlijke lichtdeeltjes.

De onderzoeksgroep Solid State and High Dimensional Quantum Optics doet onderzoek naar qubits die zijn gebaseerd op licht. Wolfgang Löffler leidt deze groep. Die werkt aan zeer gevoelige lichtdetectoren, en technieken om fotonen volgens precieze specificaties op maat te maken.

Quantumnetwerken

Om quantuminformatie te transporteren, bijvoorbeeld tussen quantumcomputers,  zijn  quantumnetwerken nodig. Deze netwerken vormen een soort quantumversie van het internet. Eén voordeel van zulke netwerken is dat het onmogelijk is om ze af te luisteren zonder dat te verraden.

Zulke netwerken zijn gebaseerd op losse lichtdeeltjes, of fotonen. De onderzoeksgroep Quantum Detection geleid door Michiel de Dood onderzoekt extreem gevoelige single photon-sensoren die losse fotonen met hoge zekerheid kunnen detecteren.

Onderzoek naar quantumgates

Om quantumnetwerken te koppelen aan quantumcomputers zijn quantumgates nodig, die quantuminformatie uit een foton kunnen invangen en kunnen overzetten op een ander type qubit. En er zijn ook quantumemitters nodig die juist het omgekeerde doen: quantuminformatie van een qubit overhevelen op een foton. De onderzoeksgroep Quantum Optics and Light-Matter Interaction van Martin van Exter onderzoekt zulke quantumgates. Door bijvoorbeeld een foton in te vangen in een trilholte, een soort microscopisch spiegelpaleis waarin het licht blijft rondkaatsen, kan het overgezet worden op een qubit in die trilholte.

Onderzoek bij extreem lage temperaturen

Quantumsensing draait om extreem gevoelige metingen. En deels worden die gedaan bij extreem lage temperaturen. De onderzoeksgroepen Quantum Optics and Quantum Information (Dirk Bouwmeester) en Microscopy and Quantum Mechanics at milliKelvin Temperatures (Tjerk Oosterkamp) specialiseren zich in het verhogen van de gevoeligheid van zulke quantummetingen, gericht op respectievelijk optische systemen en magnetische systemen.