Im Rahmen der allge­mei­nen Bemühun­gen um stabile und anwen­dungs­reife Quanten­com­pu­ter befasst sich dieses Projekt mit der Grund­la­gen­for­schung zu den grund­le­gen­den Baustei­nen von Quanten­com­pu­tern, den Qbits. Wir nutzen die Raster­son­den­mi­kro­sko­pie (SPM), um einzelne Atome und Moleküle auf Oberflä­chen hinsicht­lich ihrer poten­zi­el­len Rolle als Spin-Qbits zu unter­su­chen. Konkret unter­sucht dieses Projekt, wie die Kohärenz – ein wichti­ger Quali­täts­maß­stab für Qbits – durch die Umgebung beein­flusst wird.

Was macht ein gutes Qubit aus, den grund­le­gen­den Baustein von Quanten­com­pu­tern? Und was passiert, wenn man sie mikro­sko­pisch klein macht? Das sind Fragen, auf die unser Projekt eine Antwort finden möchte.

Wir unter­su­chen Spin-Qubits im atoma­ren Maßstab, die aus einzel­nen magne­ti­schen Atomen oder Molekü­len bestehen. Um auf dieser Längen­skala quanten­phy­si­ka­li­sche Experi­mente durch­füh­ren zu können, nutzen wir die Raster­son­den­mi­kro­sko­pie (SPM) bei extrem niedri­gen Tempe­ra­tu­ren (30 mK). Mithilfe der Raster­tun­nel­mi­kro­sko­pie (STM) wurde die Steue­rung dieser Art von Qbits bereits etabliert, ist jedoch durch die große Anzahl von Elektro­nen in der Umgebung einge­schränkt. Diese Elektro­nen in der für die STM erfor­der­li­chen leitfä­hi­gen Probe und der Spitze begren­zen die Lebens­dauer und Kohärenz­zeit der Qbits.

Hier setzt mein Promo­ti­ons­pro­jekt an: Was wäre, wenn wir diese Spin-Qbits auch mithilfe der Raster­kraft­mi­kro­sko­pie (AFM) kontrol­lie­ren könnten, die für ihren Betrieb keine leitfä­hi­gen Proben benötigt? Mit diesem Ziel vor Augen baue ich eine Quanten­platt­form für Spin-Qbits im atoma­ren Maßstab auf verglei­che sie mit den bereits mittels STM gemes­se­nen Qbits.