Verschränkung von Photonen mithilfe von Quantenpunkten

Viele verschiedene Systeme werden zur Erzeugung einzelner Photonen verwendet. Unter anderem sind dies einzelne Atome und Ionen, Farbzentren wie Stickstoff-Fehlstellen, auf spontaner parametrischer Fluoreszenz beruhende Bauelemente und Quantenpunkte. Insbesondere ist es jedoch die Verschränkung von Photonen, die uns weiter nach neuen Systemen suchen und die existierenden verbessern lässt. Die Verwendung von Quantenpunkten zur Erzeugung von verschränkten Photonen ist vielversprechend, da in diesem vielseitigen System Halbleiter- mit Quantentechnologie verknüpft wird- oder in anderen Worten, es handelt sich um ein System, das die charakteristische Eigenschaft einzelner Atome, wenige gut-kontrollierte Energieniveaus zu besitzen, mit dem Potential kombiniert, integrierbar und kommerziell verwendbar zu sein, welches so charakteristisch für Halbleiterbauelemente ist. In diesem Antrag schlagen wir mehrere experimentelle Ideen und Herangehensweisen vor, mit dem Ziel die existierenden Möglichkeiten zu erweitern, mit Quantenpunkten spezielle Quantenzustände des Lichts zu erzeugen. Insbesondere schlagen wir Methoden vor, um Verschränkung zwischen Zeitfenstern wie auch in der Polarisation herzustellen und zu verbessern. Außerdem planen wir, diese zwei Verschränkungsmethoden zu kombinieren, um hyper-verschränkte Photonenpaare zu erzeugen. Zudem, beabsichtigen wir, Mehrphotonen- Verschränkung zu erzeugen. Anwendungenwie Quantenkommunikationüber weite Distanzen, linear-optische Quantencomputer und sichere Quantenkommunikation verwenden verschränkte Photonen. Hierbei bestimmt die Anwendung weitestgehend welche Art von Verschränkung vorteilhaft ist. Unser Ziel ist es, Quantenpunkte näher an diese Anwendungen heranzuführen. Die Fähigkeit verschränkte Photonen in mehreren Freiheitsgraden zu erzeugen, wie auch die Erzeugung von hyper-Verschränkung bereichert Quantenpunktsysteme und bringt sie auf denselben Stand wie andere bereits weiterentwickelte Quellen wie die spontane parametrische Fluoreszenz. Wir glauben, dass die Ideen, die in diesem Antrag präsentiert werden, eine sehr starke Basis bilden und dass deren Implementierung die bestehenden Grenzen dieses Forschungsgebietes weiter hinausschieben werden.