Weltpremiere: Photonenchip

Physikern der Universität Paderborn ist es erstmals gelungen, Schlüsselbausteine der Quantenphotonik auf einen einzelnen Chip zu integrieren und damit die Bündelung zweier einzelner Photonen – auch bekannt als Hong-Ou-Mandel-Experiment – zu demonstrieren.

Dies ist ein wichtiger Schritt zur Etablierung neuartiger Quantentechnologien, die z. B. zur Synchronisation in der Quantenkommunikation, zum Aufbau von Quantensimulatoren oder für quantenbasierte Hochpräzisionsmessungen benötigt werden.

Einsatz finden die Technologien u. a. in der abhörsicheren Kommunikation. Für die Realisierung des neuen Experiments ist das Team um die Leibniz-Preisträgerin Prof. Dr. Christine Silberhorn verantwortlich.

„In modernen Kommunikationsnetzwerken ist die Übertragung von Licht über optische Glasfasern der etablierte Standard, um die benötigten hohen Datentransferraten zu erzielen“, erklärt Silberhorn. Kurze Lichtpulse sind dabei die Informationsträger. Solch ein Lichtpuls besteht aus einer großen Anzahl von Photonen, der kleinsten Lichteinheit.

Als Meilenstein für die Entwicklung zukünftiger Quantentechnologien hat die Arbeitsgruppe von Silberhorn demonstriert, dass die Implementierung eines solchen quantenoptischen Experiments auf einem einzigen Chip möglich ist.

Der Chip umfasst eine Quelle zur Erzeugung von Photonenpaaren, ein optisches Netzwerk, in dem die Photonen durch die Struktur geführt werden, und programmierbare Stufen zur Synchronisation der Ankunftszeiten am letzten Strahlteiler.

Diese Synchronisation wird über elektrische Steuersignale erreicht, die es ermöglichen, eine Zeitverzögerung zwischen den Photonen einzustellen. Zu den Auswirkungen der Arbeit sagt Silberhorn: „Die Implementierung eines solchen Quantenexperiments in einen einzigen Chip ist ein großer Schritt zur Miniaturisierung. Er ebnet den Weg zu kommerziellen Anwendungen von Quantentechnologien“.

 

 

 

 

(Quelle: Universität Paderborn)

Leave a Reply