Quantenlichtquellen basierend auf Quantenpunkt-Mikrokavitäten

• Antragsteller: Professor Dr. Christian Schneider
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 338972874

Quantentechnologien sind außerordentlich vielversprechend für die Implementierung von Protokollen zur sicheren Datenübertragung und spielen darüber hinaus eine zentrale Rolle bei der Entwicklung von neuartigen Rechnern. In einem möglichen Ansatz wird die Quanteninformation in der Polarisation eines Photons encodiert. Die Speicherung und Manipulation des Quantenzustandes wird dann über ein wechselwirkendes Medium realisiert. In diesem Projekt sollen neuartige Quellen zur Erzeugung von Lichtquanten entwickelt und getestet werden, welche für die Quanteninformationstechnologie und die Implementierung von Quantenkommunikationsprotokollen eine zentrale Rolle spielen. Der zentrale Fokus liegt hierbei auf dem Design und der Charakterisierung von Quellen einzelner Photonen, sowie verschränkter Photonenpaare. Das Ziel ist die Implementierung solcher Quellen mit unerreichter Helligkeit und Kohärenz. Die Quellen bestehen aus einem einzelnen InAs Quantenpunkt, welcher deterministisch in ein Mikrotürmchenresonator eingebettet wird. Das Resonatordesign wird so entworfen, dass ein einzelnes, kohärent erzeugtes Photon in eine linear polarisierte Mode des Resonators eingekoppelt wird. Verluste durch die Verteilung auf mehrere Polarisationsmoden werde so vermieden. Gleichzeitig werden Mikroresonatoren entworfen, welche breitbandig und resonant die Emission von Photonenpaaren des Quantenpunktes verstärken. Die Photonenpaare werden über die Biexzitonkaskade in einem Quantenpunkt generiert. Die entwickelten Bauteile werden mittels resonanter Laserspektroskopie charakterisiert, wobei einzelne Photonen deterministisch mittels Resonanzfluoreszenz und Photonenpaare mittels resonanter Zweiphotonen-Anregung erzeugt werden. Unsere Experimente werden die Möglichkeiten testen und erweitern, wie unsere Quellen in zukünftigen Quantennetzwerken oder photonischen Quantenemulatoren eingesetzt werden können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemalige Antragstellerin: Professorin Ana Predojevic, Ph.D., bis 8/2017