Mikrolaser-angeregte Quellen ununterscheidbarer Photonen für Quantennetzwerke

In diesem Projekt sollen hochintegrierte Quellen für Quantenzustände des Lichts auf der Basis von sogenannten Quantenpunkten entwickelt werden, winzigen Halbleiterstrukturen die sich wie künstliche Atome verhalten. Unser Konzept geht dabei weit über die bestehenden Ansätze hinaus, indem es auf monolithisch integrierte Mikrolaser setzt, welche die Quantenpunkte zur Emission einzelner Photonen anregen sollen. Die Mikrolaser selbst werden dabei elektrisch betrieben wodurch wir eine hohe Anwenderfreundlichkeit und Miniaturisierung erreichen. Die damit erreichte optische Anregung auf dem Chip soll zu hervorragender Ununterscheidbarkeit aufeinanderfolgender Photonen führen und dafür sorgen, dass immer nur ein Photon gleichzeitig emittiert wird und niemals zwei oder mehrere. Der Herausforderung geeignete Halbleiterstrukturen herzustellen, begegnen wir mit modernsten Nanofabrikationsmethoden und Techniken, die es erlauben, Quantenpunkte deterministisch zu integrieren. Damit können wir Flüstergalerie-Mikrolaser herstellen, deren Licht in Wellenleiter mit deterministisch integrierten Quantenpunkten gekoppelt wird. Die Wellenleiter- Systeme werden außerdem Strahlteiler, Resonatoren zur Maximierung der Effizienz, sowie nichtlineare Elemente zur Frequenzkonversion umfassen. In Summe legt unser Projekt damit die Grundlage für hochfunktionale, komplexe photonische Quantenschaltkreise, welche die Bausteine zukünftiger Quantenkommunikationssysteme und Quantencomputer sein werden.