Lasersystem - Projekt Rymax-one Quantum Optimizer

Für das BMBF Projekt Rymax-one Quantum Optimizer wird ein komplexes Lasersystem zur schnellen, effektiven und langzeitstabilen Präparation von Qubits mit Ytterbium-Atomen benötigt. Das Lasersystem muss Übergänge zwischen unterschiedlichen Niveaus in den Ytterbium-Atomen treiben, um diese Quantenbits zu kühlen, in ihrem Grundzustand zu initialisieren und dann die Quantengatteroperationen darauf auszuführen. Aufgrund der schmalen Linienbreite der Übergange müssen die Laser ebenfalls extrem schmale Linienbreiten haben. Die Notwendigkeit, die Quantengatter sehr schnell durchführen zu können, bedingt die sehr hohen geforderten Leistungen.

Hauptort der Ausführung: Hamburg

Das zu beziehende Lasersystem muss Übergänge zwischen unterschiedlichen Niveaus in den Ytterbium-Atomen treiben, um diese Quantenbits zu kühlen, in ihrem Grundzustand zu initialisieren und dann die Quantengatteroperationen darauf auszuführen. Aufgrund der schmalen Linienbreite der Übergänge müssen die Laser ebenfalls extrem schmale Linienbreiten haben. Die Notwendigkeit, die Quantengatter sehr schnell durchführen zu können, bedingt die sehr hohen geforderten Leistungen. Auch die Rackintegration, die Frequenzstabilität, sowie die Möglichkeit, die Laser jetzt alle auf hochpräzise Wavemeter und später auf einen Frequenzkamm über ein einheitliches Locksystem zu stabilisieren, sind für den Projekterfolg unabdingbar.

Bezug diverser Laser mit unterschiedlichen Leistungsmerkmalen, die über die benötigten Laserleistungen bei den Wellenlängen mit hinreichender Frequenzstabilität und Frequenzreinheit verfügen.

Für alle Laser des Systems gilt zudem:

1. Die Frequenzdrift ist freilaufend kleiner < 300 kHz/K

2. Ale Verdopplerstufen können automatisch nachjustiert werden.

3. Die Verdopplerstufen stehen unter Vakuum und sind trotzdem extern justierbar.

4. Schnelle Frequenzmodulation über Strommodulation des Masterlasers ist möglich und implementiert.

5. Alle Laser in 19’’ Racks sehr platzsparend integriert untergebracht, innerhalb der Racks vibrationsisoliert und temperaturstabilisiert.

6. Alle Laser lassen sich über eine gemeinsame Lockelektronik mit immer gleicher Schnittstelle, Linienbreite von >1 MHz und GUI locken, alle lassen sich auf einen Frequenzkamm locken.

7. Bei allen Laser liegt Licht der fundamentale Frequenz vor und kann für Locks benutzt werden.

Wellenlängenmessgeräte mit folgenden Anforderungen:

8. Wellenlänge von 420-1180 nm mit einer absoluten Genauigkeit von +- 2MHz, von 380-450 nm von +- 0.01 pm.

9. Wellenlänge von 700-1600nm mit einer absoluten Genauigkeit von 10 MHz

10. Möglichkeit, 8 Wellenlängen sequentiell innerhalb 10s pro Gerät z.B. über einen Photonic Crystal Switch zu messen.

11. Regelkreise, um je alle 8 Wellenlängen auf das Wellenlängenmeter zu stabilisieren.

12. Kalibrationsstandards im Sichtbaren mit einer Frequenstabilität von <10^-11 und im IR bei ca 1500 nm mit einer Frequenzstabilität von +-10 MHz.