de.wedoany.com-Bericht: Die Technische Universität Berlin (TU Berlin) hat in Zusammenarbeit mit der Universität Oldenburg eine neuartige Chip-Architektur entwickelt, die es ermöglicht, die Position von Quantenpunkten direkt während des Kristallwachstums zu bestimmen. Dadurch können skalierbare Quantenchips mit mehreren gleichartigen Lichtquellen hergestellt werden.
Das Forschungsteam wird von Professor Stephan Reitzenstein geleitet. Bei herkömmlichen Methoden entstehen Quantenpunkte, die einzelne Lichtteilchen erzeugen können, während des Materialwachstums zufällig. Für mehrere identische Lichtquellen ist eine aufwändige Auswahl erforderlich. Die neue Methode nutzt eine spezielle Chip-Schicht namens „Stressor", die präzise Spannungen im Material erzeugt und die Quantenpunkte dazu bringt, an den gewünschten Positionen zu wachsen.
Anschließend integrierte das Team die Quantenpunkte direkt in Ringresonatoren, um das erzeugte Licht effizient zu sammeln. Der gesamte Prozess erfolgt mit Standard-Lithographie-Techniken, ohne dass eine vorherige Positionierung der Quantenpunkte erforderlich ist. Mit dieser Methode stellte das Team ein Array aus 36 Quantenlichtquellen her, die alle funktionsfähig sind. Das leistungsfähigste Gerät konnte fast die Hälfte der erzeugten Lichtteilchen aus dem Chip auskoppeln. Die quantenmechanische Reinheit einzelner Lichtteilchen liegt bei über 99 %, und die erzeugten Photonen weisen eine hohe Gleichartigkeit auf – entscheidend für Szenarien wie Quantennetzwerke, die eine präzise Interaktion vieler Photonen erfordern.
Optische Quantenchips gelten als Schlüsselkomponenten für sichere Quantenkommunikation, Quantennetzwerke, Quantensensorik und photonische Quantencomputer. Ziel der Methode ist es, Forschungseinrichtungen und der Industrie den Weg von einzelnen Labordemonstratoren hin zu skalierbaren, technisch nutzbaren Plattformen zu ebnen. Das Forschungsteam kombinierte seine Arbeit zudem mit Simulationen der Arbeitsgruppe von Christopher Gies von der Universität Oldenburg, um die Auswirkungen kleiner Abweichungen in der Positionierung der Quantenpunkte auf die Leistung der Bauelemente zu analysieren. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse sollen das Design der nächsten Generation von Quantenchips leiten. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Light: Science and Applications" veröffentlicht.
