Photonisches Quantencomputing
In der Arbeitsgruppe für photonisches Quantencomputing untersuchen wir experimentelle Architekturen zur Realisierung von Quantencomputern und -simulatoren im Bereich der Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ)-Technologie und erforschen Anwendungsfälle für diese Systeme. Unsere Forschung wird in komplexen optischen Netzwerken umgesetzt, die integrierte Komponenten und modernste Technologien nutzen.
Der Paderborn Quantum Sampler (PaQS)
Eine schematische Darstellung des Paderborn Quantum Sampling (PaQS)-Systems – Europas größter Boson-Sampling-Maschine [1]. Die Abbildung verdeutlicht die zahlreichen Teilsysteme, von denen ein Großteil integriert ist und die kombiniert werden müssen, um ein vollständig funktionsfähiges Gerät zu realisieren. Diese Plattform wird in vielfältigen Untersuchungen eingesetzt, beispielsweise zur Erforschung möglicher Anwendungsfälle sowie zum Benchmarking unterschiedlicher Konfigurationen.
Anwendungen
Quantencomputer versprechen, viele Probleme zu lösen, die für klassische Computer unlösbar sind. Wir untersuchen mögliche Anwendungsfälle – beispielsweise bei der Berechnung molekularer vibronischer Spektren [2] – und zeigen auf, wie sich diese Probleme auf verfügbare Architekturen abbilden lassen.
Alternative Ansätze
Optische Netzwerke können auf viele unterschiedliche Arten realisiert werden. Diese Abbildung zeigt, wie ein programmierbares Netzwerk im Zeitbereich mithilfe von Faserschleifen und elektrooptischen Schaltern umgesetzt werden kann. Diese Implementierung bietet zahlreiche einzigartige Vorteile, wie beispielsweise eine hohe Ressourceneffizienz [3].
Ausgewählte Publikationen
[1] M. Stefszky, et al., Benchmarking Gaussian and non-Gaussian input states with a hybrid sampling platform. (2025) arXiv. https://arxiv.org/abs/2512.08433
[2] J.-L. Eickmann, et al., Is the Full Power of Gaussian Boson Sampling Required for Simulating Vibronic Spectra Using Photonics? (2025). arXiv. https://arxiv.org/abs/2507.19442
[3] J. Lammers, et al., Resource-efficient universal photonic processor based on time-multiplexed hybrid architectures. (2025) arXiv https://arxiv.org/abs/2509.22521
Aktuelle Publikationen aus der Gruppe Photonisches Quantencomputing
Practical considerations for assignment of photon numbers with SNSPDs
T. Schapeler, I. Mischke, F. Schlue, M. Stefszky, B. Brecht, C. Silberhorn, T. Bartley, APL Quantum 3 (2026).
Optimizing photon-number resolution with superconducting nanowire multi-photon detectors
T. Schapeler, F. Schlue, M. Stefszky, B. Brecht, C. Silberhorn, T. Bartley, in: M.A. Itzler, K.A. McIntosh, J.C. Bienfang (Eds.), Advanced Photon Counting Techniques XIX, SPIE, 2025.
Jitter in photon-number-resolved detection by superconducting nanowires
M. Sidorova, T. Schapeler, A.D. Semenov, F. Schlue, M. Stefszky, B. Brecht, C. Silberhorn, T. Bartley, APL Photonics 10 (2025).
Spectral and temporal properties of type-II parametric down-conversion: The impact of losses during state generation
D.A. Kopylov, M. Stefszky, T. Meier, C. Silberhorn, P.R. Sharapova, Physical Review Research 7 (2025).
Photorefraction and in-situ optical cleaning in various types of LiNbO3 waveguides
M. Kirsch, C. Kießler, S. Lengeling, M. Stefszky, C. Eigner, H. Herrmann, C. Silberhorn, Optics & Laser Technology 193 (2025).
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