Robert J. Schoelkopf

Robert J. Schoelkopf 2014

Robert J. Schoelkopf (* 24. Januar 1964 in New York City) ist ein US-amerikanischer experimenteller Festkörperphysiker, der Nanogeräte für die Quanteninformationstheorie (Quantencomputer) entwickelt.

Leben

Schoelkopf ist der Sohn eines Kunsthändlers. Er studierte an der Princeton University mit dem Bachelor-Abschluss cum laude 1986 und wurde 1995 am Caltech promoviert. 1986 bis 1988 war er Ingenieur (Tieftemperaturphysik, Elektronik) im Goddard Space Flight Center der NASA, wo er Instrumente für Raumfahrtmissionen entwickelte. Ab 1995 war er Lecturer und ab 1998 Assistant Professor an der Yale University. 2003 wurde Professor für Angewandte Physik ist dort Sterling Professor für Angewandte Physik. Er war Direktor des Yale Center for Microelectronic Materials and Structures und ist Direktor des Yale Quantum Institute.

Er entwickelt nanoelektronische auf Quanteneffekte beruhende Apparate, zum Beispiel 1998 den Radio Frequency Single Electron Transistor (RF-SET). Er kann auf der Nanosekunden-Zeitskala Quantentransport auf der Ein-Elektronen-Ebene messen. Er entwickelt mit seiner Gruppe seine Elektrometer und Quanten-Verstärker weiter und arbeitet an ultrasensitiven Detektoren für Sub-Millimeter Strahlung, die einzelne Photonen zählen können. Außerdem untersucht er supraleitende Quantenpunkte, deren Dynamik von einzelnen Cooper-Paaren bestimmt wird. Sie haben potentielle Anwendungen bei Quantencomputern und ermöglichen das Studium von Dekohärenz.

In der Entwicklung der Technologie von Schaltkreisen für künftige Quantencomputer arbeitete er auch mit dem Theoretiker Steven M. Girvin zusammen. Mit ihm und Michel Devoret koppelte er 2007 zwei supraleitende Qubits über einen Quanten-Bus. 2009 demonstrierten er mit Girvin und anderen die Ausführung von 2-Qubit-Algorithmuen mit einem supraleitenden Quantenprozessor. 2004 demonstrierte er mit Girvin als Erster Cooper-Boxen bzw. künstliche Atome aus Cooper-Paaren und deren starke Ankopplung an Photonen, was eine Pionierarbeit auf dem Gebiet der Schaltkreis-Quantenelektrodynamik (circuit QED) war. Dabei werden auf einer supraleitenden „Insel“, die über Josephson-Kontakte mit einem Supraleiter-Reservoir von Cooper-Paaren verbunden sind, Cooperpaare isoliert, deren potentielle Energie durch Änderung der angelegten Spannung von außen kontrolliert werden kann (ebenso wie die Anzahl der Cooper-Paare über die Spannung an den Josephsonkontakten).

Er ist Fellow der National Academy of Sciences (2015), der American Academy of Arts and Sciences (2016) und der American Association for the Advancement of Science sowie der American Physical Society.

Auszeichnungen

2014 erhielt er mit Michel Devoret und John Martinis den Fritz London Memorial Prize und 2013 den John Stewart Bell Prize mit Devoret. 2014 war er einer der Empfänger des Max-Planck-Forschungspreises, er erhielt den NASA Technical Innovator Award und er erhielt 2009 den Joseph F. Keithley Award für Messwesen der American Physical Society.

Schriften

• R. J. Schoelkopf, S. M. Girvin: Wiring up Quantum Systems. Nature, Band 451, 1998, S. 664–669
• Robert J Schoelkopf, P. Wahlgren, A.A. Kozhevnikov, P. Delsing, Daniel E Prober: The Radio-Frequency Single-Electron Transistor (RF-SET): A Fast and Ultra-Sensitive Electrometer, Science, Band 280, 1998, S. 1238–1242.
• Robert J Schoelkopf, S.H. Moseley, C.M. Stahle, P. Wahlgren, and P. Delsing: A Concept for a Submillimeter-Wave Single-Photon Counter, IEEE Trans. on Applied Superconductivity, Band 9, 1999, S. 2935–2939.
• Lafe Spietz, K.W. Lehnert, I. Siddiqi, Robert J Schoelkopf: Primary Electric Thermometry Using the Shot Noise of a Tunnel Junction, Science, Band 300, 2003, S. 1929–1932.
• A. Wallraff, D.I. Schuster, A. Blais, L. Frunzio, R.-S. Huang, J. Majer, S. Kumar, S.M. Girvin, Robert J Schoelkopf: Strong Coupling of a Single Photon to a Superconducting Qubit Using Circuit Quantum Electrodynamics, Nature, Band 431, 2004, S. 162–167.
• A. Andre, D. Demille, J.M. Doyle, M.D. Lukin, S.E. Maxwell, P. Rabl, Robert J Schoelkopf, Peter Zoller: A Coherent All-Electrical Interface Between Polar Molecules and Mesoscopic Superconducting Resonators, Nature Physics, Band 2, 2006, 636–642.
• Johannes Majer, J.M. Chow, J.M. Gambetta, Jens Koch, B.R. Johnson, J.A. Schreier, Luigi Frunzio, David Schuster, Andrew Houck, A. Wallraff, A. Blais, Michel H. Devoret, Steven M. Girvin, Robert J. Schoelkopf: Coupling Superconducting Qubits via a Cavity Bus, Nature, Band 449, 2007, S. 443–447.
• L. Dicarlo, J. M. Chow, J. M. Gambetta, L. S. Bishop, B. R. Johnson, D. I. Schuster, J. Majer, A. Blais, L. Frunzio, S. M. Girvin, R. J. Schoelkopf: Demonstration of Two-qubit Algorithms with a Superconducting Quantum Processor. Nature, Band 460, 2009, S. 240–244
• M. D. Reed, L. DiCarlo, S. E. Nigg, L. Sun, L. Frunzio, S. M. Girvin, R. J. Schoelkopf: Realization of Three-Qubit Quantum Error Correction with Superconducting Circuits. Nature, 482, 2012, S. 382–385
• M. H. Devoret, R. J. Schoelkopf: Superconducting Circuits for Quantum Information: An Outlook, Science, Band 339, 2013, S. 1169–1174

Weblinks

• Schoelkopf Lab