Erste FWF-For­schungs­gruppen be­willigt

Vor kurzem hat der Wissenschaftsfonds FWF die Förderung der ersten drei Forschungsgruppen bewilligt. An einer Gruppe zu Multiphotonen-Experimenten mit Halbleiter-Quantenpunkten sind Barbara Kraus und Gregor Weihs beteiligt. Forschungsgruppen sind ein neues Förderinstrument, mit dem Teams aus 3 bis 5 international herausragenden Forscherinnen und Forschern unterstützt werden.
Halbleiter-Quantenpunkte unter dem Mikroskop
Bild: Halbleiter-Quantenpunkte aus Galliumarsenid dienen als Photonenquelle (Credit: Uni Innsbruck)

Photonen eignen sich ideal für die Quantenkommunikation und sind auch geeignet für Anwendungen im Bereich der Quantencomputer. Eine der Hürden auf dem Weg zu diesen Anwendungen war immer das Fehlen von Lichtquellen, die imstande sind, „auf Befehl“ Einzel- und Mehrfachphotonen zu emittieren. Die Lösung dieses Problems könnten Strukturen von Halbleitermaterialien im Nanometerbereich liefern. Die Theoretikerin Barbara Kraus und der Experimentalphysik Gregor Weihs von der Universität Innsbruck haben sich nun gemeinsam mit Armando Rastelli von der Universität Linz und Philip Walther von der Universität Wien das Ziel gesetzt, eine weltweit führende photonische Plattform zu etablieren, die sich auf einen neuartigen Typ von Halbleiterphotonenquellen in Kombination mit innovativen photonischen Schaltkreisen stützt, und diese zur Demonstration von Multiphotonen-Quantenprotokollen zu benutzen. Sie werden dabei vom österreichischen Wissenschaftsfonds FWF finanziell unterstützt. In der letzten Kuratoriumssitzung wurden für die ersten drei Forschungsgruppen insgesamt 4,2 Millionen Euro bewilligt.

Die österreichischen Forscherinnen und Forscher konzentrieren sich auf Halbleiter-Quantenpunkte aus Galliumarsenid, welche sehr vorteilhafte Eigenschaften zeigen, wie etwa die Fähigkeit, einzelne und verschränkte Photonen mit Emissionsraten im Gigahertzbereich zu erzeugen. Dabei passt die Farbe ihres Lichts zu dem Bereich in welchem Silizium-Detektoren sehr empfindlich sind. Es werden allerdings noch erhebliche Anstrengungen nötig sein, um die Helligkeit der Lichtquellen und die Qualität der Photonen zu erhöhen. Parallel zur Verbesserung der Photonenquellen werden die Wissenschaftler immer komplexere Anwendungen realisieren und in photonische Hochleistungsbauelemente integrieren. Unter anderem ist ein Ziel die Erzeugung von „Clusterzuständen“ einiger Photonen für sichere Quantencomputer. „Auf lange Sicht erwarten wir, dass dieser Ansatz es uns ermöglichen wird, uns den ultimativen Grenzen der photonischen Quanteninformationsverarbeitung anzunähern“, sagen die vier Forscherinnen und Forscher.

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