Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Meilenstein für die Quantenkommunikation

28.09.2017

Stuttgarter Physiker erzeugen erstmals verschränkte Quantenpunktphotonen im Telekom C-Band

Mit Hilfe von Lichtsignalen im Spektralbereich um 1550 nm, auch Telekom C-Band genannt, werden heutzutage Daten in Glasfasern über große Entfernungen mit minimalem Verlust der Signalstärke übertragen.


Schema eines Quantenpunkts, der polarisationsverschränkte Photonen emittiert (rot und blau). Die

transparente Verbindung symbolisiert die Verschränkung jeweils zweier Photonen.

Zeichnung: Sascha Kolatschek, Universität Stuttgart / IHFG

Wissenschaftlern des Instituts für Halbleiteroptik und Funktionelle Grenzflächen (IHFG) der Universität Stuttgart gelang nun erstmalig die Erzeugung von polarisationsverschränkten Photonenpaaren in diesem Spektralbereich. Dies eröffnet neue Möglichkeiten für die Quantenkommunikation über große Entfernungen in Glasfasern und über Freistrahlstrecken bis in den Weltraum.

Verschränkte Photonen – ein Phänomen, das die Verknüpfung der Zustände zweier quantenmechanischer Systeme beschreibt – sind einer der Grundpfeiler für die Umsetzung von Quantennetzwerken. Für ihre Erzeugung gelten Quantenpunkte als besonders vielversprechende Quellen, da sie in der Lage sind, ununterscheidbare und verschränkte Einzelphotonen auszusenden.

Diese Eigenschaften konnten bisher im nahinfraroten Spektralbereich (NIR) gezeigt werden, wobei die besten Ergebnisse mit Quantenpunkten bestehend aus dem Indiumarsenid-Galliumarsenid-Materialsystem erzielt wurden.

Diese Technologie übertrug das Team von IHFG-Leiter Prof. Peter Michler in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Dr. Michael Jetter nun in den Telekommunikationswellenlängenbereich. Mit Hilfe neu entwickelter Quantenpunkte auf Basis dieses Materialsystems gelang den Wissenschaftlern erstmalig der Nachweis von polarisationsverschränkten Photonen bei 1550 Nanometern.

Zur Ermittlung des Polarisationsgrades führten die Wissenschaftler eine Reihe von polarisationsaufgelösten Kreuzkorrelationsmessungen durch, um den Zwei-Photonen Polarisationszustand und damit schließlich den Verschränkungsgrad zu bestimmen. Es stellte sich heraus, dass die gemessenen Photonen tatsächlich hochgradig verschränkt sind.

Dies ermöglicht neue Anwendungen der Quantenpunkte im Bereich der Quantenkommunikation, etwa der Quantenkryptographie zur Verschlüsselung von Daten. Damit wurde ein weiterer, wichtiger Schritt im Hinblick auf die Umsetzung von Quantentechnologien getan.

Originalpublikation:
Fabian Olbrich, Jonatan Höschele, Markus Müller, Jan Kettler, Simone Luca Portalupi, Matthias Paul, Michael Jetter, and Peter Michler, “Polarization-entangled photons from an InGaAs-based quantum dot emitting in the telecom C-band”, Applied Physics Letters 111, 133106 (2017),

Weitere Informationen:

http://dx.doi.org/10.1063/1.4994145

Andrea Mayer-Grenu | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-stuttgart.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Ultraschnelles Schalten eines optischen Bits: Gewinn für die Informationsverarbeitung
21.02.2020 | Universität Paderborn

nachricht 10.000-mal schnellere Berechnungen möglich
20.02.2020 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

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: Ultraschnelles Schalten eines optischen Bits: Gewinn für die Informationsverarbeitung

Wissenschaftler der Universität Paderborn und der TU Dortmund veröffentlichen Ergebnisse in Nature Communications

Computer speichern Informationen in Form eines Binärcodes, einer Reihe aus Einsen und Nullen – sogenannten Bits. In der Praxis werden dafür komplexe...

Im Focus: Fraunhofer IOSB-AST und DRK Wasserrettungsdienst entwickeln den weltweit ersten Wasserrettungsroboter

Künstliche Intelligenz und autonome Mobilität sollen dem Strukturwandel in Thüringen und Sachsen-Anhalt neue Impulse verleihen. Mit diesem Ziel fördert das Bundeswirtschaftsministerium ab sofort ein innovatives Projekt in Halle (Saale) und Ilmenau.

Der Wasserrettungsdienst Halle (Saale) und das Fraunhofer Institut für Optronik,
Systemtechnik und Bildauswertung, Institutsteil Angewandte Systemtechnik...

Im Focus: A step towards controlling spin-dependent petahertz electronics by material defects

The operational speed of semiconductors in various electronic and optoelectronic devices is limited to several gigahertz (a billion oscillations per second). This constrains the upper limit of the operational speed of computing. Now researchers from the Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter in Hamburg, Germany, and the Indian Institute of Technology in Bombay have explained how these processes can be sped up through the use of light waves and defected solid materials.

Light waves perform several hundred trillion oscillations per second. Hence, it is natural to envision employing light oscillations to drive the electronic...

Im Focus: Haben ein Auge für Farben: druckbare Lichtsensoren

Kameras, Lichtschranken und Bewegungsmelder verbindet eines: Sie arbeiten mit Lichtsensoren, die schon jetzt bei vielen Anwendungen nicht mehr wegzudenken sind. Zukünftig könnten diese Sensoren auch bei der Telekommunikation eine wichtige Rolle spielen, indem sie die Datenübertragung mittels Licht ermöglichen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) am InnovationLab in Heidelberg ist hier ein entscheidender Entwicklungsschritt gelungen: druckbare Lichtsensoren, die Farben sehen können. Die Ergebnisse veröffentlichten sie jetzt in der Zeitschrift Advanced Materials (DOI: 10.1002/adma.201908258).

Neue Technologien werden die Nachfrage nach optischen Sensoren für eine Vielzahl von Anwendungen erhöhen, darunter auch die Kommunikation mithilfe von...

Im Focus: Einblicke in die Rolle von Materialdefekten bei der spin-abhängigen Petahertzelektronik

Die Betriebsgeschwindigkeit von Halbleitern in elektronischen und optoelektronischen Geräten ist auf mehrere Gigahertz (eine Milliarde Oszillationen pro Sekunde) beschränkt. Die Rechengeschwindigkeit von modernen Computern trifft dadurch auf eine Grenze. Forscher am MPSD und dem Indian Institute of Technology in Bombay (IIT) haben nun untersucht, wie diese Grenze mithilfe von Lichtwellen und Festkörperstrukturen mit Defekten erhöht werden könnte, um noch größere Rechenleistungen zu erreichen.

Lichtwellen schwingen mehrere hundert Trillionen Mal pro Sekunde und haben das Potential, die Bewegung von Elektronen zu steuern. Im Gegensatz zu...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Leopoldina-Symposium: „Mission – Innovation“ 2020

21.02.2020 | Veranstaltungen

Gemeinsam auf kleinem Raum - Mikrowohnen

19.02.2020 | Veranstaltungen

Chemnitzer Linux-Tage am 14. und 15. März 2020: „Mach es einfach!“

12.02.2020 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Globale Datenbank für Karstquellenabflüsse

21.02.2020 | Geowissenschaften

Leopoldina-Symposium: „Mission – Innovation“ 2020

21.02.2020 | Veranstaltungsnachrichten

Langlebige Fachwerkbrücken aus Stahl einfacher bemessen

21.02.2020 | Architektur Bauwesen

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics