SAB: DeLiQuaT – Deterministische Lichtquellen für die Quantentechnologien

Quantentechnologien sind von wachsender Bedeutung für Wirtschaft und Gesellschaft, etwa durch die Leistungssteigerung von Quantencomputern, sichere Kommunikation mittels Quantenschlüsselverteilung und präzise Messungen durch Quantensensoren. In den Bereichen Quantenkryptographie, -computing und -sensorik sind miniaturisierte, gut kontrollierbare quantenmechanische Systeme essenziell. Hierbei spielen einzelne Photonen und Photonenpaare eine zentrale Rolle, insbesondere für den Austausch von Quantenverschränkung, die eine grundlegende Interaktion komplexer Quantensysteme ermöglicht. Aktuelle Lichtquellen wie Laser sind auf Einzelphotonenebene nur begrenzt kontrollierbar, da sie zur Photonenbündelung (Bunching) neigen, was die Vorhersagbarkeit der emittierten Photonenzahl erschwert. Einzige Alternativen, die zuverlässig einzelne Photonen emittieren können, sind einzelne Atome, Moleküle oder Quantenpunkte (QD). Anorganische Quantenpunkte bieten hier den Vorteil, als stabile und kontrollierbare Photonenquellen zu fungieren, da sie leichter zu handhaben sind als Atome und weniger anfällig für Instabilitäten sind als Moleküle. Der Forschungsschwerpunkt des aktuellen Vorhabens liegt im Bereich der deterministischen Photonenquellen: im Fokus der grundlegenden Forschung stehen hierbei deren Leistungsfähigkeit, Kontrollierbarkeit und die Miniaturisierung, um den universellen Einsatz dieser Systeme in zukünftigen Anwendungen zu ermöglichen. Die jeweiligen Projektpartner befassen sich mit der mikrotechnologischen Assemblierung von Quantenpunkten, die als Einzellichtquelle dienen, und deren Packaging sowie der Charakterisierung dieser neuartigen Lichtquellen. Des Weiteren sind neue optische Materialien und Aufbauten für die optischen Systeme, wie planare Linsen und monomodige sm-Fasern (Lichtwellenleitern), sowie einer Koppeloptikverbindungslage, Gegenstand der Untersuchungen.