Physikalische Grundlagen der IT Sicherheit Team: Labore & Techniken

Photonische Quantenspeicher sind Geräte, die ein einzelnes Photon in einer quanten-kohärenten Weise speichern kann. Quantenspeicher sind eine der bisher fehlende Schlüsselkomponenten der zweiten Quantenrevolution und ermöglichen eine Fülle von neuartigen Anwendungen. Ein Beispiel sind Quantennetzwerke, die eine überprüfbare Sicherheit in der Kommunikation versprechen. Andere Beispiele sind mögliche Anwendungen bei der Vernetzung von Quantencomputern und Simulatoren um Rechnungen auf verteilten Maschinen zu ermöglichen. Die Gruppe fokussiert sich auf Quantenspeicher, die auf Alkalin-Dampfzellen bei Raumtemperatur basieren, mit der Idee das es sich hierbei um eine anwendbare, robuste Plattform nicht nur für erdgebundene Anwendungen, sondern auch für Satelliten handelt.  

Referenz:

J. Wolters et al.,“Simple Atomic Quantum Memory Suitable for Semiconductor Quantum Dot Single Photons.”, Phys. Rev. Lett. 119, 060502 (2017).

Einzelphotonenquellen

Einzelphotonenquellen sind Geräte, die ein einzelnes Photon zu einer bestimmten Zeit emittieren. Dadurch sind sie eine Schlüsselkomponente für alle photonische Quantentechnologien. Idealerweise sollte eine Einzelphotonenquelle sollte (i) nur ein Photon zu einer Zeit emittieren, (ii) auf Anforderung emittieren, (iii) mit einer hohen Generationsrate und (iv) in einem wohl-definierten Zustand in einer einzigen räumlichen, zeitlichen und spektralen Mode. Außerdem, und besonders wichtig, (v) unterschiedliche Quellen sollten in der Lage sein identische Photonen in einer reproduzierbaren Weise zu erzeugen. Trotz eines erheblichen Forschungsaufwands existieren solche idealen Quellen bisher nicht. Die Gruppe fokussiert Ihre Forschung daher auf die derzeit fortschrittlichsten  Einzelphotonenquellen: atom-artige Systeme wie Halbleiterquantenpunkte und Lichtquellen die auf spontaner parametrischer Abwärtskonvertierung (eng. Abkürzung: SPDC) beruhen.

Reference:

R. Mottola, G. Buser, C. Müller, T. Kroh, A. Ahlrichs, S. Ramelow, O. Benson, P. Treutlein, J. Wolters, “An efficient, tunable, and robust source of narrow-band photon pairs at the Rb D1 line.”, Opt. Express 28, 3159 (2020).