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TU Berlin

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Forschung

Auf Knopfdruck

Montag, 16. Dezember 2013

Entwicklung einer Einzelphotonenquelle für die Quanteninformationstechnologie

Einzelne Photonen (rot) werden durch elektrische Pulse in einem Quantenpunkt (grün) erzeugt und in eine Glasfaser eingekoppelt
Lupe

Für das Internet spielt die optische Datenübertragung mit Licht als Informationsträger eine entscheidende Rolle. In der konventionellen optischen Kommunikationstechnik werden die Bits durch helle Lichtimpulse aus vielen Tausenden Lichtquanten (Photonen) übertragen.

Im Gegensatz dazu verwendet die neuartige Quanteninformationstechnologie nur einzelne Photonen als Informationsträger. In Verbindung mit quantenmechanischen Phänomenen ergeben sich hier revolutionäre Eigenschaften und Anwendungen wie beispielsweise eine abhörsichere Datenübertragung, weil das unerkannte „Abhören“ eines einzelnen Photons unmöglich ist.

In dieser Technologie werden Einzelphotonenquellen eine zentrale Rolle spielen, die „auf Knopfdruck“ einzelne Photonen emittieren. In dem Forschungsprojekt „QSOURCE“ entwickelt PD Dr. André Strittmatter zusammen mit Forscherinnen und Forschern vom Institut für Festkörperphysik der TU Berlin Einzelphotonenquellen auf Basis von besonderen nanostrukturierten Halbleitermaterialien. Auf TU-Seite wird das Projekt geleitet von Prof. Dr. Stephan Reitzenstein.

Das Herzstück der Quellen bilden sogenannte Quantenpunkte, die durch industrienahe Epitaxieverfahren hergestellt werden können. Diese wenige Nanometer großen kristallinen Strukturen lokalisieren Ladungsträger auf engstem Raum und besitzen daher besonders günstige physikalische Eigenschaften, um mit hoher Wiederholungsrate nach jedem elektrischen Impuls genau ein Photon auszusenden. Solche Halbleiter-Einzelphotonenquellen lassen sich vergleichsweise kostengünstig in großer Stückzahl herstellen und über Glasfasern in die bestehende Internet-Infrastruktur einbetten.

Das Projekt wird mit 1,6 Millionen Euro vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) über drei Jahre finanziert im Rahmen der Fördermaßnahme „Validierung des Innovationspotenzials wissenschaftlicher Forschung“, kurz VIP. Die Fördermaßnahme gehört zur Hightech-Strategie der Bundesregierung und soll Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler dabei unterstützen, ihre Forschungsergebnisse frühzeitig auf technische Umsetzbarkeit sowie hinsichtlich der Erschließung neuer Anwendungsbereiche und wirtschaftlicher Potenziale zu überprüfen.

Das QSOURCE-Vorhaben bewertet 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.

tui

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