Projekt

QuoAlA

Quantenverschränkte Photonenpaar‐Quelle bei Telekom‐Wellenlängen auf Basis von AlGaAs‐Bragg‐Reflexions‐Wellenleitern

Motivation

Vielversprechende Konzepte zum abhörsicheren Austausch von Schlüssel zwischen Kommunikationspartnern beruhen auf dem Effekt von verschränkten Photonen. In der Quantensensorik lässt sich die Messgenauigkeit mittels verschränkter Photonen erhöhen. Quellen für verschränkte Photonenpaare sind daher kritische Komponenten für quantentechnologische Anwendungen wie Quantenabbildung und Quantenkommunikation. Für den kommerziellen Einsatz außerhalb des Labors ist es erforderlich, die Quellen auf Chiplevel in photonische Schaltungen zu integrieren.

Ziele und Vorgehen

Eine Möglichkeit, verschränkte Photonen zu erzeugen, ist die Ausnutzung eines optischen Effektes, bei dem in einem Material mit nichtlinearen Eigenschaften bei hoher Lichtintensität ein Photon spontan in zwei Photonen zerfallen kann. Dafür sollen AlGaAsbasierte Bragg‐Reflexionswellenleiter als kompakte direkt auf dem Chip integrierte Quellen (On‐Chip‐Quellen) für verschränkte Photonen untersucht werden. Schwerpunkt ist dabei die Frage, mit welcher Genauigkeit AlGaAsbasierte Bragg‐Reflexionswellenleiter als solche Quelle hinsichtlich der Wellenlänge der erzeugten verschränkten Photonen epitaktisch hergestellt werden können. Hierzu werden auf Basis von Simulationen die für die Erzeugung von verschränkten Photonenpaaren bei einer Zentralwellenlänge von 1550 nm optimalen Schichtstrukturen mittels Molekularstrahlepitaxie hergestellt und durch trockenchemisches Plasmaätzen in einem Vakuumreaktor Rippenwellenleiter mit hoher Flankensteilheit prozessiert.

Innovation und Perspektiven

Das Vorhaben QuoAIA liefert wichtige Erkenntnisse für die Entwicklung kompakter On‐ Chip‐Photonenpaar‐Quellen bei Telekom‐Wellenlänge – eine wesentliche Voraussetzung  beispielsweise, um Quantenkommunikation kommerziell nutzbar zu machen.

Projektdetails

Projektlaufzeit:
01.02.2021 - 31.01.2023

Projektvolumen:
ca. 301 000 € (zu 100,0% durch das BMBF gefördert)

Projektkoordination

Dr. Thorsten Passow
Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF
Tullastraße 72
79108 Freiburg

E-Mail-Adresse: thorsten.passow (at) iaf.fraunhofer.de