Quantenquellen auf Basis gedruckter Nanofaserkavitäten

Quantenoptik und -photonik sind Schlüsselbereiche für die Weiterentwicklung der Quanteninformationsverarbeitung und haben das Potenzial, die heutige Technologie grundlegend zu verändern. Ein wichtiger Baustein dafür ist die präzise Kontrolle des Quantenzustands des Lichts auf der Ebene einzelner Quanten. Solche einzelnen Lichtquanten werden Photonen genannt. Allerdings haben aktuelle Einzelphotonenquellen in vielerlei Hinsicht Mängel betreffend beispielsweise Helligkeit, Effizienz und Einstellbarkeit, was sie für die Quantentechnologie ineffizient macht, da all diese Mängel die dringend benötigte Kontrolle verringern. Dieses Projekt zielt darauf ab, eine neue Methode zur Fabrikation von Einzelphotonenquellen zu erforschen, die alle benötigden Leistungen erbringen können. Dies geschieht durch die Entwicklung eines Nano-Druckverfahrens zur Herstellung winziger optischer Elemente auf der Oberfläche von optischen Nanofasern. Traditionell werden solche Strukturen durch ein teures Verfahren hergestellt, bei dem schnelle Ionen verwendet werden, um die Struktur in die Oberfläche der Nanofaser zu fräsen. Die hier neuentwickelte Methode verspricht eine schnellere und zuverlässigere Produktion. Das Projekt wird Nanofasern herstellen und ein Nano-Druckverfahren entwickeln. Dies umfasst entweder die Übertragung von Material von einem Stempel auf die Faser oder das Einprägen der Stempelstruktur in eine Polymerbeschichtung der Faser. Durch die Kopplung von Nanokristallen welche organischen Moleküle enthalten an die Faser, zielt dieser hybride Ansatz darauf ab, eine ultrahlelle Quelle von Einzelphotonen zu etablieren. Der Ersatz komplexer Ionenstrahlschnitte durch Nano-Drucklithographie stellt einen bedeutenden technologischen Fortschritt in der Herstellung von Quantenoptikelementen dar. Über Einzelphotonenquellen hinaus schafft dieses Projekt die Grundlage für eine nanofaserintegrierte photonische Plattform, die zusätzliche Quantenoptikelemente wie nichtlineare Elemente und Interferometer enthalten kann. Diese Plattform, die von der Einfachheit und der ausrichtungsfreien Kopplung der Nano-Drucklithographie profitiert, könnte in Zukunft zu komplexeren und chipintegrierten Quantensystemen führen.