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Quantum photonics for classically-accessible blind quantum computing
Sophie-Elisabeth Lerchbaumer
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Physik
Betreuer*in
Philip Walther
DOI
10.25365/thesis.65697
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-21281.53692.938661-6
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Seitdem erstmals erkannt wurde dass Licht aus diskreten Teilchen, sogenannte
Photonen, besteht und sich daraus die Quantenmechanik entwickelte, hält diese
die Welt der Forschung auf Trapp. Kombiniert mit dem rasanten Wachstum der
Informatik, die immer mehr und komplexere Probleme zu lösen hatte, und dem
zunehmenden Wunsch nach mehr Sicherheit und Privatsphäre im Zeitalter des
Internets, erkannte man bald, dass die Werkzeuge zur Lösung dieser Probleme
in der Überlagerung, Interferenz und Verschränkung der Quantenmechanik zu
finden waren. Dies war die Geburtsstunde der Quantencomputer.
Diese neuen Computer sind weder besonders einfach zu handhaben noch zu
warten. Aus diesem Grund liegt es nahe, dass es zukünftig eine kleine Anzahl an
Quantenservern über die ganze Welt verteilt geben wird, welche über alltägliche
klassische Computer für jeden zugänglich sein werden. In diesem Sinne widmen
wir uns der Implementierung eines Proof-of-prinzipal Experiments, das es
erlaubt, über einen klassischen Client auf einen Quantencomputer zuzugreifen
und dabei die Eingabe, die Ausgabe sowie die für den Klienten durchgeführten
Berechnungen vor dem Server zu verbergen.
Diese Form des Quantencomputers basiert auf hoch verschränkten Zuständen,
die aus mehreren Qubits bestehen. In unserer Implementierung verwenden
wir eine nicht-deterministische Ein-Photonen-Quelle, die auf spontaner parametrischer
Fluoreszenz basiert, um die Qubits zu erzeugen. Unsere Cluster-
Generierung ist jedoch dadurch begrenzt dass die Anzahl der erzeugten verschränkten
Photonenpaare mit der Pumpintensität skaliert, was gleichzeitig zu
einer Zunahme der Multipaar-Emission mit steigender Pumpleistung führt. Aus
diesem Grund wechseln wir zu einer neuen Technik der Photonenerzeugung, basierend
auf Quantenpunkten. In diesem Zusammenhang wurde auch ein Aufbau
zur Polarisationsunterdrückung realisiert, der zukünftige Quantencomputing-
Schemata, die auf diesen neuen Quellen basieren, deutlich verbessern wird.
Abstract
(Englisch)
Ever since light was first recognised as discrete particles called photons and the
development of quantum mechanics resulted out of that, it has kept the world
of research busy. Combined with the rapid growth of computer science, finding
always more and more complex problems to solve, and the increasing desire
for more security and privacy in the age of internet, it was soon recognised
that the tools needed to solve these problems could be found in superposition,
interference and entanglement of quantum mechanics. With this, the field of
quantum computing was born.
These new computers are neither particularly easy to handle nor to maintain.
For this reason, the most probable future scenario will be a small number
of quantum servers around the world which will be accessible via classical
computers by everyone. In this sense, we are dedicated to the implementation
of a proof-of-principal experiment that allows to access a quantum computer
via a classical client while hiding input, output as well as the calculations
performed for the client from the server.
This form of quantum computing is based on highly entangled states consisting
of several qubits. In our implementation we use a non-deterministic singlephoton
source based on spontaneous parametric down conversion to generate
our qubits. Unfortunately, the state generation is limited due to the fact that
the number of generated entangled photon pairs scales with the pump intensity,
which simultaneously leads to an increase of multi pair emission with rising
pump power. For this reason we switch to a new technique of photon generation,
based on quantum dots. In this context a polarisation suppression setup has
also been realised, which will improve future quantum computing schemes based
on these new sources.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Quantum computing cluster state measurement qubit photon polarization source classical client server quantum entanglement blind security input output calculation deterministig g-flow
Schlagwörter
(Deutsch)
Quanten Computer Cluster State Messung Qubit Photon Polarisation Quelle klassischer Klient Server Quantum Verschränkung blind Sicherheit Input Output deterministisch g-Flow
Autor*innen
Sophie-Elisabeth Lerchbaumer
Haupttitel (Englisch)
Quantum photonics for classically-accessible blind quantum computing
Paralleltitel (Deutsch)
Quanten Photonik für klassisch-zugängliches blindes Quanten-computing
Publikationsjahr
2021
Umfangsangabe
vii, 60 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Philip Walther
Klassifikation
33 Physik > 33.38 Quantenoptik, nichtlineare Optik
AC Nummer
AC16272238
Utheses ID
58192
Studienkennzahl
UA | 066 | 876 | |