Die photonische Quantentechnologie ist ein aufregendes Feld in Wissenschaft und Technik. Mögliche Anwendungen sind sichere Quantenkommunikation, Quantencomputer und langfristig das Quanten-Internet. Diese haben gemeinsam, dass Informationen in einzelnen Photonen kodiert sind, die als fliegende Qubits fungieren. Wichtig ist, dass diese fliegenden Qubits effizient mit stationären
Qubits verbunden werden müssen, um Quantenspeicher und Quantengatter zu realisieren. Das übergreifende Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung und Erprobung eines Quantenspeichers für die Speicherung und das Auslesen, sowie für die effiziente spektral/zeitliche Wellenformmanipulation einzelner Quantenpunktphotonen.

In unserem Projekt wird erstmals eine heterogene Quantenschnittstelle zwischen Halbleiter-Quantenpunkten und einem in alkalischen Atomen ausgeführten Quantenspeicher realisiert. Dieser Schlüsselbaustein der Quanten-Nanophotonik
ermöglicht die Erzeugung von nahezu perfekt ununterscheidbaren Photonen und eine nahezu vollständige Verschränkungs-Treue in Quanten-Repeater-Protokollen. Gleichzeitig planen wir, dass die Quanteninformation in die zeitliche Einhüllende und die Phase der einzelnen Photonen kodiert werden kann, was einen
Quanteninformationstransfer mit hoher Kapazität und großem Alphabet ermöglicht. Der zugrundeliegende technologische Ansatz besteht darin, die effiziente und auf Anforderung erfolgende Photonenerzeugung in Halbleiter-Quantenpunkten mit
Quantenspeichern zu kombinieren, die in warmem Atomdampf umgesetzt werden. Die Quelle wird deterministisch durch In-situ Elektronenstrahllithographie von Single-QD-CBR-Bauteilen realisiert.