Supraleitende Quantenschaltkreise
Superconducting Quantum Circuits

Im Rahmen des Seminar "Supraleitende Quantenschaltkreise" halten die Studierenden Vorträge zu hochaktuellen Themen aus dem Bereich der modernen Quantentechnologien mit supraleitenden Quantenschaltkreisen. Hier gilt es mittlerweile neben der akademischen Grundlagenforschung auch die sehr dynamischen kommerziellen Entwicklungen bei etablierten Großkonzernen (Google, IBM, Intel etc.) und ambitionierten Startups (Rigetti, IQM, HQS etc.) zu verfolgen. So gehören Supraleitenden Quantenschaltkreise zu den wenigen aussichtsreichen Plattformen für skalierbares Quantencomputing.  

Im Rahmen des Seminars sollen insbesondere folgende Inhalte vermittelt werden:

• Grundlagen und Anwendungen von supraleitenden Quantenschaltkreisen in den Bereichen Quantencomputing, Quantensimulation, Quantenkommunikation, Quantensensorik und Quantenmetrologie.
• Supraleitende Quantentechnologie: Resonatoren, Wellenleiter, Quantenbits, Koppler, quantenlimitierte Verstärker, Quantenprozessoren
• Aktuelle Fabrikations- und Messmethoden supraleitender Quantenschaltkreise
• Studium der Licht-Materie-Wechselwirkung "auf einem Chip" mit Hilfe supraleitender Quantenschaltkreise
• Quanteninformationstheroretische Konzepte: Verschränkung, Quantengatter, Quantenalgortihmen, Quantenspeicher, Quantenmessprozess, Quantenfehlerkorrektur etc.
• Die Kopplung von nanomechanischen Systemen und Spin-Ensembles an supraleitende Schaltkreise
• Herausforderungen: längere Quantenkohärenz, höhere Gattergenauigkeit, Skalierbarkeit zu vielen Qubits etc.
• Neueste Entwicklungen zur Realisierung von Quantenvorteilen gegenüber konventioneller Technologie
• Von supraleitenden Schaltkreisen erzeugte propagierende Quantenmikrowellen: Quantenressourcen, Quantenmikrowellenkommunikation, Quantenradar

Sie werden bei der Vorbereitung und Erstellung ihrer Präsentationen zu supraleitenden Quantenschaltkreisen, Quantenmikrowellen und Nanomechanik von den experimentellen Forschungsgruppen am Walther-Meißner-Institut kompetent beraten und unterstützt.

Nach der erfolgreichen Teilnahme an dem Modul sind die Studierenden in der Lage:

• Präsentationsfolien zu einem wissenschaftlichen Thema zu erstellen und ein aktuelles Forschungsthema klar zu präsentieren.
• Eine wissenschaftlichen Diskussion zu einem aktuellen Forschungsthema zu führen.
• Aktuelle Forschungsthemen aus dem Bereich der Quantentechnologie mit supraleitenden Schaltkreisen zu analysieren und zu bewerten.
• Die physikalischen Grundlagen zu den Themenfeldern Quantentechnologie mit supraleitenden Schaltkreisen wiederzugeben und zu erklären.
• Die Grundlagen und den aktuellen Stand der Forschung zu Quantencomputing, Quantensimulation, Quantenkommunikation, Quantensensorik und Quantenmetrologie mit supraleitenden Schaltkreisen zu verstehen.
• Die Grundlagen und den aktuellen Stand der Forschung zu nanomechanischen Systemen und Spinensembles zu verstehen.

Physik der Kondensierten Materie, einfache Grundlagen der Quantenmechanik

Im Rahmen des Seminars wird das Erstellen und Halten eines wissenschaftlichen Vortrags geübt und Grundkenntnisse in der Präsentationstechnik vermittelt (Beamer-Präsentation, Tafelarbeit). Die Vorbereitung des Vortrags und die Literaturrecherche erfolgen in enger Zusammenarbeit mit dem Betreuer.

Präsentationsmaterialien, PowerPoint, Tafelarbeit, ergänzende Literatur.

Spezialliteratur zu den Vortragsthemen wird zur Verfügung gestellt.

Im Rahmen des Seminars bereitet jede(r) Studierende selbständig einen Vortrag von ca. 60 Minuten zu einem aktuellen wissenschaftlichen Thema vor. An Hand dieses Vortrags wird das Erreichen der Lernergebnisse überprüft.

Bewertungskriterien sind insbesondere:

• Anschauliche und klare Präsentation eines aktuellen Forschungsthemas im Rahmen eines wissenschaftlichen Vortrags
• Beantwortung von Fragen zum wissenschaftlichen Inhalt des Vortrags