ERC Synergy Grant für Forschung an quantenbasiertem Licht
Ein Forschungsteam am Departement Physik der Universität Basel erhält einen hochrangigen Synergy Grant des Europäischen Forschungsrats (ERC). Gemeinsam mit Partnern in Bochum und Kopenhagen entwickelt das Team skalierbare Recheneinheiten auf Basis verschränkter Lichtteilchen für die Quanteninformatik.
06. November 2025
Licht besteht aus Photonen, die aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften eine zentrale Rolle in der Quantentechnologie spielen. Sie lassen sich beispielsweise dazu verwenden, Informationen zuverlässig über weite Strecken zu übertragen. Das macht Photonen für die Quantenkommunikation unverzichtbar. Darüber hinaus finden sie im Quantencomputing Anwendung, indem sie als Qubits für die Informationsverarbeitung genutzt werden.
Derzeitige Ansätze verwenden einzelne Photonen an den Eingängen von Chips. «Dieser Ansatz stösst jedoch auf erhebliche Hürden, wenn statt weniger viele Qubits verwendet werden sollen. Denn die Anforderungen an die Hardware steigen mit zunehmender Anzahl von Qubits enorm», sagt Prof. Dr. Richard J. Warburton vom Departement Physik der Universität Basel.
Neue Generation verschränkter Teilchen
Das vom ERC geförderte Projekt «Photon-based scalable quantum information science» (PHOQUS) zielt daher darauf ab, sogenannte photonische Ressourcenzustände zu schaffen, um eine deutlich verbesserte Skalierung zu ermöglichen. Diese Ressourcenzustände bestehen aus mindestens drei Photonen, die miteinander verschränkt sind. Das Projekt des PHOQUS-Teams zielt darauf ab, eine neue Generation dieser Ressourcenzustände zu entwickeln, die mit herkömmlichen Chips kompatibel sind.
Der interdisziplinäre Ansatz der drei Partner kombiniert die Expertise der beteiligten Gruppen in den Bereichen Materialwissenschaft, Halbleiterphysik, Quantenoptik und Quanteninformationstheorie.
Die Ressourcenzustände werden mithilfe von nanoskaligen Halbleitern, sogenannten Quantenpunkten, geschaffen. Diese werden von Forschenden der Ruhr-Universität Bochum entwickelt. Die Gruppe um Prof. Dr. Richard J. Warburton vom Schweizer Team wird diese neuartigen Halbleiter erproben und erste Prototypen bauen. Die Forschenden der Universität Kopenhagen schliesslich werden weiterentwickelte Geräte anfertigen und die theoretischen Grundlagen für deren Steuerung schaffen.
Schlüsselfaktor für Quantentechnologien
Die Verbesserung der Skalierbarkeit von photonischen Quantentechnologien ist ein Schlüsselfaktor für die weitere Entwicklung der Quantenkommunikation und des Quantencomputings. Mit PHOQUS adressiert das Team das technische und konzeptionelle Problem, wie sich Ressourcenzustände effizient generieren und direkt in photonische Chips einspeisen lassen.
Wenn das Projektteam erfolgreich ist, könnten seine Entwicklungen grundlegende Fortschritte in der Quantentechnologie ermöglichen und neue Wege in der sicheren Kommunikation und im Quantencomputing eröffnen.
Der ERC Synergy Grant wird im Rahmen des Programms «Horizon Europe» der Europäischen Union für Spitzenforschung vergeben. Die Fördersumme für PHOQUS beläuft sich auf rund 11,5 Millionen Euro, wovon rund 2,5 Millionen Euro nach Basel gehen. Für die Universität Basel ist dieser Erfolg ein starker Beleg für ihre Exzellenz in der Quantenforschung.
