QPho­ton

Hoch­ef­fi­zi­en­te Halb­lei­ter­nano­struk­tu­ren für Ein­zelp­ho­to­nen­emis­si­on, De­tek­ti­on und Ma­ni­pu­la­ti­on

Das Ziel des Projektes ist es:

  • Eine Halbleitertechnologie zu entwickeln, welche zuverlässige Einzelphotonenexperimente ermöglicht;
  • Einzelphotonengeräte zu realisieren und deren Anwendungspotential zu testen.

Die Hauptanwendungsgebiete innerhalb des Projektes sind:

  • Quantenschlüsselverteilung (QKD: Quantum Key Distribution);
  • Quantenmesstechnik (QM: Quantum Metrology);
  • Optische Datenverarbeitung (ODP: Optical Data Processing)

Die Schlüsselgeräte für diese Anwendungen in dem Projekt sind:

  • Einzelphotonenquellen (SPS: Single Photon Source);
  • Einzelphotonendetektoren (SPD: Single Photon Detector);
  • Optische Zwischenspeicher, basierend auf der elektromagnetisch induzierten Transparenz (EIT: Electromagnetic Induced Transparency).

Die Geräte werden entwickelt für die Arbeit im Wellenlängenbereich von 1 – 1.3 µm.
Vorgehensweise für die Realisierung der Geräte:

  • Einzelgeräte für QKD und QM;
  • Integrierte, multifunktionelle, mit Einzelphotonen arbeitende Geräte für die Anwendung bei der optischen Datenverarbeitung.

Ergänzende Forschungslinien für die:

  • Erforschung der Wechselwirkung von Einzelteilchen (Photonen und Elektronen) in Halbleiternanostrukturen;
  • Realisierung von auf Halbleitern basierenden Einzelphotonengeräten.

Diese Forschungsrichtungen basieren auf derselben Herstellungstechnik und benutzen selbstorganisiertes Wachstum von Quantenpunkten, die in einer Mikrokavität eingebettet sind. Jede von diesen hat spezifische Vorteile für verschiedene Anwendungen:

  • Hocheffiziente Mikrokavitätssäulen mit einer Emission senkrecht zur Substratebene (Vorteile: z. B., vertikaler Zugang für Anregung und Photonenemission, hohe Faserankopplungseffizienz, widerstandsfähige Technik für Einzelgeräte);
  • Hocheffiziente Mikrokavitäten in photonischen Kristallmembranen mit Emission in der Membranebene (Vorteile: z. B., Potential für die Großintegration und Miniaturisierung, günstiger für die Realisierung von optischen EIT-Puffern aufgrund der Möglichkeit, Wellenleiter mit einer geringen Gruppengeschwindigkeit zu benutzen).

Das Konsortium kombiniert führende europäische Forschungslabore von Universitäten, öffentlichen Forschungsinstituten und der Industrie mit ergänzender Erfahrung in der Nanostrukturtechnologie, optoelektronischen Geräten und der Quantenphysik:

Projektpartner:

  • Universität Kassel, Institut für Nanostrukturtechnologie und Analytik (Koordinator), Deutschland
  • Universität Würzburg , Deutschland
  • Thales Research & Technology, Frankreich
  • Alcatel-Thales III/V-Lab, Frankreich
  • Commissariat à d’Energie Atomiqe, Frankreich
  • Research Center DTU, Technical University of Denmark, Dänemark
  • Kungl. Tekniska Högskolan, Department of Microelectronics and Information Technology (IMIT), Schweden
  • Technion, Israel Institute of Technology, Israel