Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Licht-Pärchen aus Quantenpunkten

27.03.2013
Kleine Halbleiterstrukturen zeigen ähnliche Quanteneffekte wie einzelne Atome. Solche sogenannten Quantenpunkte nutzen Physiker der Universität Innsbruck, um paarweise Lichtteilchen zu produzieren. Das Team um Gregor Weihs kann so erstmals gezielt einzelne Photonenpaare erzeugen und auch direkt nachweisen.

Die Innsbrucker Physiker verwenden für ihr Experiment Quantenpunkte aus Indiumarsenid, einem Halbleitermaterial. Jeder Quantenpunkt besteht aus rund 10.000 Atomen und verhält sich aufgrund seiner nanoskopischen Struktur ähnlich wie ein einzelnes Atom. Mit flüssigem Helium werden die in einem geschichteten Material eingebetteten Quantenpunkte stark abgekühlt.


Mit einem gepulsten Laser (rot) werden in Quantenpunkten gezielt einzelne Photonenpaare erzeugt. Bild: Uni Innsbruck

Um Photonenpaare zu erzeugen, regen die Physiker die Quantenpunkte mit einem gepulsten Laserstrahl an. Die von einem einzelnen Quantenpunkt emittierten Photonen sammeln sie mit einem Mikroskop-Objektiv.

„Wir wählen die Frequenz des Anregungslasers so aus“, erklärt Gregor Weihs vom Institut für Experimentalphysik der Universität Innsbruck, „dass sie genau zwischen den Frequenzen der beiden Photonen liegt. So können wir das Photonenpaar eindeutig nachweisen, ohne dass der Anregungslaser unsere Messung stört.“

Die Experimente der Gruppe um Gregor Weihs belegen, dass die neue Photonenpaarquelle extrem effizient arbeitet, es können gezielt einzelne Photonenpaare erzeugt werden. „Dies ist ein großer Vorteil gegenüber den heute gängigen Quellen aus Halbleiterkristallen, bei denen die Photonen relativ unkontrolliert erzeugt werden“, freut sich Weihs über diesen Durchbruch. „Auch der technische Aufwand ist gegenüber den bisher entwickelten Einzelphotonenquellen deutlich geringer.“

Geeignet für Chiptechnologie

„Für viele Anwendungen ist es interessant, Photonenpaare kontrolliert und damit ununterscheidbar zu erzeugen“, sagt Gregor Weihs. „Auch lassen sich diese Photonen miteinander verschränken und so zum Beispiel für die Quantenkryptografie oder für optische Quantencomputer verwenden.“ Technologisch sind Quantenpunkte als Photonenquellen deshalb so interessant, weil sie analog zu herkömmlicher Computerchip-Technologie auf einem Halbleiterchip integriert und mit optischen Schaltkreisen verbunden werden können.
Die international zusammengesetzte Forschergruppe der Universität Innsbruck arbeitete bei dem Experiment mit Wissenschaftlern des Joint Quantum Institute in Maryland, USA, zusammen und wurde unter anderem vom Europäischen Forschungsrat ERC und dem österreichischen Wissenschaftsfonds FWF unterstützt. Die Ergebnisse wurden jetzt in der Fachzeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht.

Publikation: Deterministic photon pairs and coherent optical control of a single quantum dot. Harishankar Jayakumar, Ana Predojeviæ, Tobias Huber, Thomas Kauten, Glenn S. Solomon und Gregor Weihs. Phys. Rev. Lett. 110, 135505 (2013) DOI: 10.1103/PhysRevLett.110.135505
Rückfragehinweis:
Univ.-Prof. Dr. Gregor Weihs
Institut für Experimentalphysik
Universität Innsbruck
Tel.: +43 512 507 52550
E-Mail: gregor.weihs@uibk.ac.at
Web: www.uibk.ac.at/exphys/photonik

Dr. Christian Flatz
Büro für Öffentlichkeitsarbeit
Universität Innsbruck
Tel.: 43 512 507 32022
Mobil: +43 676 872532022
E-Mail: christian.flatz@uibk.ac.at
Weitere Informationen:
http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.110.135505
- Deterministic photon pairs and coherent optical control of a single quantum dot. Harishankar Jayakumar, Ana Predojeviæ, Tobias Huber, Thomas Kauten, Glenn S. Solomon und Gregor Weihs. Phys. Rev. Lett. 110, 135505 (2013)
http://www.uibk.ac.at/exphys/photonik
- Arbeitsgruppe Photonik am Institut für Experimentalphysik der Universität Innsbruck

Dr. Christian Flatz | Universität Innsbruck
Weitere Informationen:
http://www.uibk.ac.at

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Im Neptun regnet es Diamanten: Forscherteam enthüllt Innenleben kosmischer Eisgiganten
21.08.2017 | Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

nachricht Ein Hauch von Galaxien im Zentrum eines gigantischen Galaxienhaufens
21.08.2017 | Universität Heidelberg

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: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

International führende Informatiker in Paderborn

21.08.2017 | Veranstaltungen

Wissenschaftliche Grundlagen für eine erfolgreiche Klimapolitik

21.08.2017 | Veranstaltungen

DGI-Forum in Wittenberg: Fake News und Stimmungsmache im Netz

21.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Im Neptun regnet es Diamanten: Forscherteam enthüllt Innenleben kosmischer Eisgiganten

21.08.2017 | Physik Astronomie

Ein Holodeck für Fliegen, Fische und Mäuse

21.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Institut für Lufttransportsysteme der TUHH nimmt neuen Cockpitsimulator in Betrieb

21.08.2017 | Verkehr Logistik