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Quantum communication in the microwave frequency regime is set to play an important role in distributed quantum computing and hybrid quantum networks. In a step towards practical quantum networks, we demonstrate quantum teleportation of coherent states over a thermal quantum network composed of two spatially-separated dilution refrigerators, operating at channel temperatures up to 4 K. Furthermore, we investigate a quantum secret sharing protocol in a tripartite superconducting network, reconstructing microwave coherent states with fidelities above the no-cloning threshold and realizing unconditionally secure communication. We explore inherent connections between quantum secret sharing and other important quantum information processing tasks, such as quantum dense coding and elementary quantum error correction of channel erasures. Our results show the experimental feasibility of distributed superconducting architectures and motivate further investigations of practical quantum networks in various frequency regimes.

In this talk, I will summarise a body of work on gate-defined nanostructures in bilayer graphene. I describe our theoretical approaches to modelling such nanostructures and report the results of our calculations for different systems. For quantum channels in bilayer graphene, we calculated quantised channel sub-bands and 1D transport. In bilayer graphene quantum dots, we studied the single-particle and interacting two-particle dot states, tunnel transport, and coupled double-dots. Concerning gate-defined bilayer graphene cavities, we focused on anisotropic transport and the interplay between regular and chaotic dynamics induced by the non-rotationally symmetric bilayer graphene dispersion. Most of our work is closely connected to experiments, allowing direct comparison, parameter extraction, and validation of our theoretical predictions. I finish with an outlook on why I believe the field of nanostructures in bilayer graphene and other 2D materials will remain intriguing and worthwhile in the future.

George Green (1793–1841) war ein mathematischer Physiker aus Nottingham, der 1828 seine Abhandlung An Essay on the Applications of Mathematical Analysis to the Theories of Electricity and Magnetism im Selbstverlag veröffentlichte. Der Essay führte mehrere wichtige mathematische Konzepte ein, die heute weltweit in fortgeschrittenen Universitätskursen gelehrt werden; darunter die Greenschen Identitäten, das Konzept der Potentialfunktionen und den Begriff der Greenschen Funktion.

Green arbeitete in seinen jungen Jahren als Bäcker und Müller – Greens Windmühle in Nottingham zeugt noch heute von diesem Teil seines Lebens. Seine wahre Leidenschaft galt jedoch der Mathematik. Mit minimaler Schulbildung und weitestgehende autodidaktisch eignete er sich unter anderem die Arbeiten von Laplace, Poisson und Fourier an. Er folgte auch in seinem Essay der französischen Schule und der Leibniz-Notation, was in England damals durchaus unüblich war - zu gross war noch Newtons Einfluss, zu weit verbreitet die Fluxion-Notation. Greens Abhandlung wurde zweimal entdeckt: zunächst von Sir Edward Bromhead, einem örtlichen Gentleman-Mathematiker, der als einziger Abnehmer des Essays die Bedeutung dieses Werks erahnte. Und dann von William Thomson, dem späteren Lord Kelvin, der 1845 in Cambridge auf ein Exemplar der Abhandlung stieß und als Erster ihre Brillanz vollständig erfasste.

Der Vortrag lässt die bemerkenswerte Geschichte von George Green und seinem Essay in ihrem historischen Kontext Revue passieren und wirft neues Licht auf seine möglichen Lehrer und seine Ausbildung.

Dr Thomas Uhlig arbeitet am Nationalen Kontrollzentrum des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt in Oberpfaffenhofen. Den Betrieb von astronautischen Missionen kennt er durch seine langjährige Tätigkeit als Columbus-Flugdirektor, und mit dem Thema Mond ist er als Projektleiter der LUNA Analog Facility und durch seine Involvierung in das im Aufbau befindliche Mondkontrollzentrum verbunden. Ihm ist wichtig, die Öffentlichkeit etwa über Blogs oder Bücher „mitzunehmen“ auf den Weg zum Mond.

https://www.dlr.de/de/blog/autorinnen-und-autoren/tom-uhlig (externer Link, öffnet neues Fenster)

https://www.linkedin.com/in/thomas-uhlig-36b15861/