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Foto (Matthias Groppe): Holographie-Apparatur von Herrn Dr. Andreas Redler

Foto: Foto (Matthias Groppe): Holographie-Apparatur von Herrn Dr. Andreas Redler

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Strain-Controlled Quantum Dot Fine Structure for Entangled Photon Generation at 1550 nm

Veröffentlichung in Nano Letters

Neuartige nicht-klassische Lichtquellen, welche verschränkte Photonenpaare emittieren, sind entscheidende Bauelemente zur Übertragung von Quanteninformation (Qubits). Licht (Photonen) sind ideale Informationsträger nicht nur für unsere klassische Kommunikation, sondern auch für die Realisierung des zukünftigen Quanteninternet. Daher ist die Erzeugung von verschränkten Photonen im Telekommunikations-C-Band (1530nm bis 1565nm) von großer wissenschaftlicher und technologischer Bedeutung: Der Betrieb in diesem Wellenlängenbereich ermöglicht die Kompatibilität mit der bestehenden Telekommunikationsinfrastruktur und erlaubt die Übertragung über große Entfernungen aufgrund der geringen Verluste in den verwendeten Glasfasern. Anwendungsmöglichkeiten solcher Lichtquellen sind die verschränkungsbasierte Quantenschlüsselverteilung, Uhrensynchronisation, Quantencomputernetzwerke, und Cloud-Quantencomputerberechnungen. Halbleiter-Quantenpunkte (QDs) sind herausragende nicht-klassische Lichtquellen in Bezug auf die Reinheit von Einzelphotonen und der Erzeugung hochverschränkter Photonenpaare. Aufgrund der stochastischen Herstellungsmethode solcher Quantenpunkte können nur wenige für diese Anwendungen verwendet werden, da die intrinsische Aufspaltung der Exzitonenniveaus (Feinstrukturaufspaltung) den Verschränkungszustand zeitabhängig macht und dadurch unbrauchbar für viele Anwendungen. Jetzt ist es einem Forscherteam innerhalb des Qurope Forschungsnetzwerks (www.qurope-team.eu), welches von Klaus Jöns an der UPB koordiniert wird, gelungen gemeinsam diese Quantenpunkte auf speziellen piezoelektrischen Substraten zu integrieren, um mittels Verspannung diese Aufspaltung der Exzitonenniveaus beliebig kontrollieren zu können. Hierdurch wurden Rekordwerte für den Grad der Verschränkung gemessen. Durch diese neue Stellschraube können beliebige Quantenpunkte jetzt zur Erzeugung von verschränkten Photonenpaaren verwendet werden und die Suche der Nadel im Heuhaufen um geeignete Quantenpunkte zu finden hat einfach ein Ende. Die Forschung bringt uns Anwendungen von Quantenkommunikation im Alltag einen entscheidenden Schritt näher.

Zur Veröffentlichung in Nano Letters

Kontakt

Klaus Jöns

Prof. Dr. Klaus Jöns

Hybrid Quantum Photonic Devices

Zur Person

Die Universität der Informationsgesellschaft