Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF
Im Projekt »QuoAlA« beschäftigen sich Forscher des Fraunhofer IAF mit kompakten On-Chip-Quellen für verschränkte Photonen, die eine wichtige Komponente für die Realisierung quantentechnologischer Anwendungen, beispielsweise für hochpräzise Sensorik und sichere Quantenkommunikation, sind.
Im Zentrum stehen grundlegende Untersuchungen von auf AlGaAs-basierenden Photonen-Quellen und ihrer epitaktischen Herstellung. Ziel ist die Erzeugung von Photonenpaaren mit einer hohen Qualität der Verschränkung bei exakt definierter Wellenlänge. Angestrebt wird dabei eine Wellenlänge von 1550 nm, d. h. im Telekom-Bereich (1500-1600 nm). Die Forscher greifen dafür auf umfangreiche Erfahrungen des Fraunhofer IAF in der Epitaxie sowie der Prozesstechnologie zur Realisierung von Wellenleiterstrukturen in verschiedenen III/V-Halbleitermaterialien zurück.
Das Halbleitermaterial AlGaAs verfügt über nichtlineare Eigenschaften. In einem Material mit nichtlinearen Eigenschaften kann bei hoher Lichtintensität aufgrund eines optischen Effektes ein Photon spontan in zwei Photonen zerfallen. Die zwei so entstandenen Lichtteilchen können quantenmechanisch verschränkt sein. Zudem ermöglichen AlGaAs-Bragg-Reflexions-Wellenleiter die Integration mit anderen optischen und elektronischen Komponenten auf Chipebene und bieten das Potential einer besonders kompakten Bauform.
Das Projekt »QuoAlA« wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung innerhalb des Rahmenprogramms der Bundesregierung »Quantentechnologien – von den Grundlagen zum Markt« als »WiVoPro« (Wissenschaftliches Vorprojekt) gefördert (FKZ: 13N15480).