Dem Quantencomputer einen Schritt näher

Photonen sind Lichtteilchen, die einen vielversprechenden Weg darstellen, um Quantenphänomene zu nutzen, da sie nicht von starken Kopplungen mit der Außenwelt beeinträchtigt werden. Sie profitieren auch von vielen Freiheitsgraden (Frequenz, Impulssatz, Spin und Bahndrehimpuls), auf die Quantenbits angewandt, verarbeitet und relativ einfach gemessen werden können.

Angesichts der umfangreichen Literatur zu den Arten, wie sich Photonen zähmen lassen, soll das EU-finanzierte Projekt "Quantum photonic chip" (QUANPHOCHIP) diese Technologie zu einer skalierbaren Plattform weiterentwickeln. Die Integration von quantenoptischen Systemen auf einem Festkörperchip wäre ein wichtiger Schritt in diese Richtung. Chips auf Siliziumbasis wurden aus unterschiedlichen Gründen ausgewählt.

Erstens können Photonikgeräte mit Silizium unter Verwendung etablierter Herstellungstechniken für komplementäre Metalloxid-Halbleiter (CMOS) hergestellt werden. Zweitens ermöglicht die Integration mit CMOS-basierter Mikroelektronik das Hinzufügen von Treiber- und Steuerelektronik auf demselben Chip, was Packungskomplexität und die Kosten stark reduziert. Drittens lassen sich bei mit exotischem Material (zum Beispiel Supraleiter) kompatiblem Silizium erstklassige Einzelphotonendetektoren auf einem photonischen Quantenchip integrieren, was die messungsinduzierte nichtlineare Wechselwirkung zwischen einzelnen Photonen ermöglicht.

Das Projekt QUANPHOCHIP ist auf dem besten Weg, eine neue Klasse von Quantenoptik-Chips herzustellen, die Elemente von Erzeugung, Manipulation und Detektion von einzelnen Photonen enthalten. Mit Abschluss von QUANPHOCHIP wollen die Forscher die ideale Plattform für voll integrierte Quantenoptik-Systeme entwickelt haben.