Forschung & Ausstattung

Die Forschungsaktivitäten der Arbeitsgruppe decken eine große Breite verschiedener Themenfelder ab, die von der Herstellung mikro-strukturierter Bauelemente über die Realisierung komplexer optischer Aufbauten bis zu der theoretischen Analyse quantenoptischer Systeme und ihrer Anwendbarkeit in der Quanten-Informationsverarbeitung reichen.

Grob klassifizieren lassen sich die Arbeitsgebiete in drei Kategorien: Technologie, Bauelemente und Quanten-Netzwerke. Der Bereich Technologie umfasst die Herstellung integriert optischer Bauelemente in Lithiumniobat und KTP mit allen dazugehörigen Prozessschritten, die stetig optimiert werden müssen, um den hohen Anforderungen für quantenoptische Experimente zu genügen. Im Bereich Bauelemente werden neuartige integriert optische Strukturen und Schaltkreise wie beispielsweise (verschränkte) Photonenpaar-Quellen. Darüber hinaus werden verschiedene vollständig monolithisch integrierte Strukturen entwickelt, die mehrere Funktionalitäten auf einem einzigen "Chip" vereinen. Die Forschung im Bereich Quanten-Netzwerke zielt auf die Entwicklung neuer praktischer Konzepte für Anwendungen in der Quanten-Informationsverarbeitung und Quantenkommunikation sowie auf Experimente zur Grundlagenforschung in der Ultrakurzpuls-Quantenoptik ab. Im Fokus stehen hier insbesondere korrelierte, höher dimensionale Systeme mit mehreren gekoppelten Kanälen und das "Engineering" komplexer Quantenzustände mit hoch kontrollierbaren Eigenschaften.

Technology

Integrated optical devices and circuits in lithium niobate and KTP are the platform many of our quantum optical experiments are built on. Developing and continuously optimizing the respective technological steps allows us to specifically tailor the devices' linear and nonlinear optical properties to our requirements. Read more on...

Fabrication of Integrated Devices

Quantum Devices

Future development of quantum communication and information processing (QCIP) will strongly rely on the development of miniaturized and reliable optical components. In our group we approach this goal by harnessing the potential of integrated optics. We develop integrated optical devices and circuits specifically designed for single photon (pair) generation, quantum state manipulation and storage.

Current research activities are targeting the development of:

Quantum Networking

Research in quantum networking is addressing the development of applicable concepts in quantum information processing and quantum computing. The main research activities are on ultrashort pulse quantum optics and its application, quantum simulation and quantum walks, generation of specifically engineered (higher-dimensional) quantum states, and quantum state and process tomography using photon number resolved detection. A further new activity is on integrated continuous variable quantum optics.

Facilities

The technology labs of the group are within excellent clean-room facilities (up to class 100 for most critical processing). All equipment required for the fabrication of integrated devices in LiNbO₃ and KTP is available. This includes facilities for lithography, diffusion, dry and wet etching, period poling, .... Moreover, advanced custom designed optical coatings on mirror blanks or waveguide end-faces can be deposited with our with our ion-assisted evaporation machine.

The group is also well equipped with several optics labs for the characterization of waveguide devices and to perform…