Diamant-Nanophotonik für On-Chip Quantentechnologie (DiNOQuant)


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.

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.

Principal investigators
Schröder, Tim Dr. (Details) (Junior Research Groups)

Duration of project
Start date: 10/2018
End date: 09/2023

Research Areas
Optics, Quantum Optics and Physics of Atoms, Molecules and Plasmas

Last updated on 2022-07-09 at 19:06