Manipulation und Transport von einzelnen Elektronen und einzelnen Exzitonen mit akustischen Oberflächenwellen

• Antragsteller: Dr. Paulo V. Santos
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 284105099

Kontrollierter Einzel-Teilchen Transport zwischen entfernten Quantenpunkten in Verbindung mit Steuermodulen, die auf Teilchen-Teilchen Wechselwirkungen basieren, stellt einen bedeutenden Schritt zur Realisierung von skalierbaren Quantensystemen dar. Kürzlich ist es gelungen, mittels dynamischer Quantenpunkte, welche durch akustische Oberflächenwellen erzeugt wurden, sowohl einzelne Elektronen als auch Ensembles von Exzitonen in einem Quantenfilm über eine Entfernung von mehreren Mikrometer mit hoher Zuverlässigkeit zu transportieren. In Zusammenhang mit dem jüngst demonstrierten Einschluss von Einzel-Exzitonen, eröffnen diese Ergebnisse neue interessante Möglichkeiten, quantenoptische Experimente in Festkörpern zu realisieren. Dieses Projekt soll eine Platform schaffen, um Quantenwechselwirkungen zwischen photonischen und elektronischen Anregungen einzelner Elektronen und Exzitonen, die mittels akustischer Oberflächenwellen transportiert werden, zu erforschen. Die Verwendung von fliegenden Exzitonen erlaubt eine leicht realisierbare Umwandlung der Exzitonen in Photonen, wodurch eine natürliche Schnittstelle zwischen elektronischen und photonischen Anregung geschaffen wird. Insbesondere werden Prozesse für die Speicherung und den akustischen Transport einzelner Exzitonen untersucht, wobei auf das von uns zuvor realisierte ähnliche Konzept zum akustischen Transport von Einzel-Elektronen zurückgegriffen wird. Des Weiteren werden Wechselwirkungsprozesse sowohl zwischen einzelnen Elektronen, als auch zwischen einzelnen Exzitonen, während des akustischen Transportes untersucht werden. Das Hauptziel des Projektes ist es, kohärentes Tunneln von fliegenden Elektronen und Exzitonen zwischen benachbarten Quantenkanälen zu beobachten. Dies eröffnet die Möglichkeit Quantengatter für Elektronen und Exzitonen für den Einsatz von weitreichenden, Photonen-basierten Übertragung von Quanteninformation zu nutzen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich, Israel
• Kooperationspartner: Klaus Biermann, Ph.D.; Dr. Christopher Bäuerle; Professor Dr. Ronen Rapaport; Abbes Tahraoui, Ph.D.