Diamant-Nanophotonik für On-Chip Quantentechnologie

Das überspannende Ziel des Projekts „Diamant-Nanophotonik für On-Chip Quantentechnologie“
ist die Zusammenführung von Defektzentren in Diamant und integrierten nanophotonischen
Strukturen in kompakte on-chip Module und die Demonstration von Verschränkungsoperationen
zwischen diesen. Dies ist ein entscheidender Schritt in Richtung Quanteninformationsverarbeitung
basierend auf optisch aktiven Festkörpermaterialien. Defektzentren
die mit hohen Raten (~5 kHz) skalierbar verschränkt werden, bilden die Grundlage
zu Quantennetzwerken, die für entfernte Quantenkommunikation oder komplexes Quantencomputing
genutzt werden können. Die Motivation für dieses Vorhaben ergibt sich aus dem
technologischen Defizit, dass die Nanostrukturierung von Diamant weltweit noch nicht vergleichbar
mit anderen Halbleitertechnologien ist. Für einen Sprung in eine Diamanttechnologie
muss daher ein umfassendes Know-how in der Fertigung mit Expertise in Quantenoptik
mit Festkörpernanosystemen zusammengeführt werden. Das Vorhaben baut daher auf
existierenden Arbeiten mit Defektzentren in Diamant und den einzigartigen Fertigungsprozessen
des Ferdinand-Braun-Instituts auf. Dadurch wird ein bislang unerreichtes Level an
Strukturierungsqualität, Reproduzierbarkeit, und Skalierbarkeit möglich. Speziell werden
durch sogenannte Waferbonding Verfahren Diamant und photonische Schaltkreise miteinander
verbunden. Eine solche Plattform kann als „Toolbox“ dann generell für die photonische
Integration etablierter und neuer Defektzentren in Diamant verwendet werden. Konkrete
Beispiele, die im Rahmen dieses Vorhabens realistisch erreicht werden können, sind
sowohl sehr helle Quantenlichtquellen die für kommerzielle Anwendungen in ein kompaktes
Gehäuse integriert werden, also auch höchst-effiziente Spin-Photonen- Schnittstellen die
zur Demonstration von Verschränkungsoperationen benutzt werden.

Projektleitung
Schröder, Tim Dr. (Details) (Nachwuchsgruppen)

Mittelgeber
BMBF

Laufzeit
Projektstart: 10/2018
Projektende: 09/2023

Forschungsbereiche
Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen

Zuletzt aktualisiert 2020-01-06 um 19:36