Quantennetzwerke erweitern die Quantenkommunikation von Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zu vernetzten Systemen, die Quanteninformation über viele Nutzer und Standorte hinweg verteilen können. Die Realisierung solcher Netzwerke erfordert nicht nur zuverlässige Kommunikationskanäle, sondern auch effiziente Methoden zur Erzeugung, Verteilung und zum Schutz von Mehrteilchen-Quantenressourcen.

Unsere Forschung untersucht die theoretischen Grundlagen von Quantennetzwerken, mit besonderem Schwerpunkt darauf, wie Mehrteilchenverschränkung, Quantenfehlerkorrektur und höherdimensionale Quantensysteme in skalierbare Kommunikationsarchitekturen integriert werden können. Darüber hinaus interessiert uns das Zusammenspiel von Netzwerkstruktur und Kommunikationskomplexität.

Forschungsthemen:

• Erzeugung photonischer Zustände — Entwicklung theoretischer Methoden zur Erzeugung photonischer Mehrteilchenzustände, die sich besonders für die Quantenkommunikation über große Entfernungen eignen.
• Quantenrepeater und Langstreckenkommunikation — Untersuchung von Architekturen und Ressourcenanforderungen für die Verteilung von Verschränkung über große Entfernungen in realistischen Kommunikationsnetzwerken.
• Netzwerkarchitekturen — Untersuchung von Architekturen für sichere Kommunikation und skalierbare Quantennetzwerke sowie der Ressourcen, die für Quantenkommunikationsaufgaben erforderlich sind, und des Einflusses der Netzwerkstruktur auf deren Leistungsfähigkeit.
• Klassische und Quanten-Netzwerkmodelle — Erforschung, wie Konzepte aus der klassischen Netzwerktheorie für den Entwurf und die Analyse zukünftiger Quantennetzwerke angepasst werden können.

Ausgewählte Publikationen:

• "Graph-State Circuit Blocks control Entanglement and Scrambling Velocities", Ch. Rao, H. Sahu, A. Bhattacharya, S. Ahmad Rather, M. Flory, and Z. Raissi, arXiv:2605.11076.
• "Deterministic generation of qudit photonic graph states from quantum emitters", Z. Raissi, E. Barnes, and S. E. Economou, PRX Quantum 5, 020346 (2024).
• "Extracting perfect GHZ states from imperfect weighted graph states via entanglement concentration", R. Frantzeskakis, C. Liu, Z. Raissi, E. Barnes, and S. E. Economou, Phys. Rev. Research 5, 023124 (2023).
• "Stochastic local operations with classical communication of absolutely maximally entangled states", A. Burchardt, Z. Raissi, Phys. Rev. A 102, 022413 (2020).
• "Creating Maximally Entangled States by Gluing", Z. Raissi, and V. Karimipour, Quant. Inf. Process. 16, 81 (2017).
• "Constructing entanglement measures for fermions", M. Johansson, and Z. Raissi, Phys. Rev. A 94, 042319 (2016).