Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Basler Forscher entwickeln hochstabiles Licht für Quanteninformationen

04.11.2013
Physikern der Universität Basel ist es gelungen, die Quantenteilchen des Lichts – die Photonen – mit nur einer Farbe zu erzeugen, was sich für die Quanteninformation nutzbar machen lässt.

Dafür haben die Forscher die Wellenlänge der von einem Halbleiter ausgesandten Photonen aktiv stabilisiert und die Störquellen innerhalb des Halbleiters neutralisiert.

Die Ergebnisse wurden in enger Zusammenarbeit mit den Universitäten Bochum, Paderborn und Lyon erarbeitet und in der Fachzeitschrift «Physical Review X» veröffentlicht.

Licht besteht aus Quantenteilchen, den Photonen. Mit einem einzelnen Photon ist es möglich, Quanteninformationen zu übertragen. Die Information befindet sich beispielsweise in der Polarisation oder in der Phase des Photons und kann für Quantenkommunikation und Quantencomputerfunktionen genutzt werden. Eine Grundvoraussetzung für diese Anwendungen sind Quellen von einzelnen Photonen.

Halbleitermaterialien aus wenigen 100‘000 Atomen, sogenannte Quantenpunkte, sind eines der vielversprechendsten Systeme für solche einzelne Photonenquellen. Ein Hauptproblem ist jedoch die «Farbe» – oder die Wellenlänge – der von Quantenpunkten erzeugten Photonen, denn diese wandert zufällig und befindet sich nie bei einem festen Wert.

Die Ursache für die Fluktuationen der Wellenlängen der Photonen liegt in Störquellen in der Umgebung des Quantenpunkts, die in Form von wandernden elektrischen Ladungen innerhalb des Halbleiters auftreten. Um dieses «Rauschen» zu unterdrücken, haben die Forscher um Prof. Richard Warburton vom Departement Physik der Universität Basel ein aktives, quantenmechanisch-klassisches Hybridsystem entwickelt, das einen einzelnen Quantenpunkt mit einem stabilisierten Laser koppelt. Der Stabilisierungsmechanismus misst die auf Fluktuationen höchst sensitive Absorption des Quantenpunktes und regelt aktiv mit dem entgegengesetzten Effekt das elektrische Feld in der Umgebung des Quantenpunkts nach.

Strom von gleichfarbigen Photonen

Auf diese Weise konnte die Forschungsgruppe einen nahezu perfekten Strom von gleichfarbigen Photonen erzeugen. Das Besondere dabei ist, dass Quantensysteme über klassische Regelungen zu technisch nutzbaren Funktionalitäten gebracht werden können, was bisher in keinem anderen Labor gelungen ist.

Die neuen Erkenntnisse haben das Potenzial der stabilen Einzelphotonenquelle – durch die höchst effektive Unterdrückung der Ladungsfluktuationen – und sind auch sehr nützlich zur Verbesserung von halbleiterbasierenden Quantensystemen, zum Beispiel von sogenannten Spin-Qubits. Die Studie wurde durch den Nationalen Forschungsschwerpunkt «QSIT – Quantum Science and Technology» unterstützt, an dem die Universität Basel als Co-Leading-House beteiligt ist.

Originalbeitrag

Jonathan H. Prechtel, Andreas V. Kuhlmann, Julien Houel, Lukas Greuter, Arne Ludwig, Dirk Reuter, Andreas D. Wieck, and Richard J. Warburton
Frequency-Stabilized Source of Single Photons from a Solid-State Qubit
Phys. Rev. X 3, 041006 (2013) | DOI: 10.1103/PhysRevX.3.041006
Weitere Auskünfte
Prof. Richard Warburton, Departement Physik der Universität Basel, Tel. +41 61 267 35 60, E-Mail: richard.warburton@unibas.ch
Weitere Informationen:
http://www.unibas.ch/index.cfm?uuid=13E26868A409B8E07C99652AE2D896A9&type
=search&show_long=1&&o_lang_id=1

Reto Caluori | idw
Weitere Informationen:
http://www.unibas.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Klein bestimmt über groß?
29.03.2017 | Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation

nachricht Quantenkommunikation: Wie man das Rauschen überlistet
29.03.2017 | Technische Universität Wien

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Quantenkommunikation: Wie man das Rauschen überlistet

Wie kann man Quanteninformation zuverlässig übertragen, wenn man in der Verbindungsleitung mit störendem Rauschen zu kämpfen hat? Uni Innsbruck und TU Wien präsentieren neue Lösungen.

Wir kommunizieren heute mit Hilfe von Funksignalen, wir schicken elektrische Impulse durch lange Leitungen – doch das könnte sich bald ändern. Derzeit wird...

Im Focus: Entwicklung miniaturisierter Lichtmikroskope - „ChipScope“ will ins Innere lebender Zellen blicken

Das Institut für Halbleitertechnik und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, beide Mitglieder des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), der Technischen Universität Braunschweig, sind Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope. Ziel ist es, ein neues, extrem kleines Lichtmikroskop zu entwickeln. Damit soll das Innere lebender Zellen in Echtzeit beobachtet werden können. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch anspruchsvollen Projekt.

Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner haben...

Im Focus: A Challenging European Research Project to Develop New Tiny Microscopes

The Institute of Semiconductor Technology and the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, both members of the Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), at Technische Universität Braunschweig are partners in a new European research project entitled ChipScope, which aims to develop a completely new and extremely small optical microscope capable of observing the interior of living cells in real time. A consortium of 7 partners from 5 countries will tackle this issue with very ambitious objectives during a four-year research program.

To demonstrate the usefulness of this new scientific tool, at the end of the project the developed chip-sized microscope will be used to observe in real-time...

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung ICPC« lädt nach Aachen ein

28.03.2017 | Veranstaltungen

Neue Methoden für zuverlässige Mikroelektronik: Internationale Experten treffen sich in Halle

28.03.2017 | Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Organisch-anorganische Heterostrukturen mit programmierbaren elektronischen Eigenschaften

29.03.2017 | Energie und Elektrotechnik

Klein bestimmt über groß?

29.03.2017 | Physik Astronomie

OLED-Produktionsanlage aus einer Hand

29.03.2017 | Messenachrichten