Entwicklung einer Halbleiterbasierten Einzelphotonenquelle für die Quanteninformationstechnologie
Die optische Datenübertragung verwendet Licht als Träger für die zu übermittelnden Informationen. Dabei werden in der konventionellen optischen Kommunikationstechnik helle Lichtimpulse aus vielen Tausenden Lichtteilchen (Photonen) übertragen. Im Gegensatz dazu verwendet die Quanteninformationstechnologie einzelne Photonen als Informationsträger. In Verbindung mit quantenmechanischen Phänomenen ergeben sich hier neuartige Eigenschaften und Anwendungen wie beispielsweise eine abhörsichere Datenübertragung, weil die „Entnahme“ eines einzelnen Photons als sofort vom System erkannt würde.
In dieser Technologie werden daher Einzelphotonenquellen eine zentrale Rolle spielen, die „auf Knopfdruck“ nur einzelne Photonen emittieren. Im Rahmen des VIP-Vorhabens QSOURCE entwickeln Forscherinnen und Forscher der Technischen Universität Berlin Einzelphotonenquellen auf Basis von besonderen nanostrukturierten Halbleitermaterialen. Das Herzstück der Quelle bilden sogenannte Quantenpunkte. Diese wenige Nanometer großen Strukturen werden als „künstliche Atome“ bezeichnet. Sie emittieren wie gewünscht pro Zeiteinheit jeweils nur ein Photon und sind elektronisch vergleichsweise einfach anzusteuern.
Das QSOURCE-Vorhaben validiert einen von der Technischen Universität Berlin entwickelten und patentierten Ansatz, der die industrienahe Herstellung dieser Quanten-Lichtquellen ermöglichen soll. Im Erfolgsfall würde der Ansatz die Produktion von einfach nutzbaren Einzelphotonenquellen erlauben, was den Einzug der Quantentechnologie in die moderne Informationsgesellschaft erheblich begünstigen könnte.