Quantenpunktquelle erzeugt getriggerte polarisationsverschränkte Photonenpaare mit hoher Koinzidenzrate, hoher Zustandsqualität und hoher Einzelphotonenreinheit –
Viele Konzepte zukünftiger Quantennetzwerke basieren auf der Verteilung verschränkter Qubits zwischen räumlich getrennten Knoten. Als Informationsträger eignen sich insbesondere Photonen, da sie große Entfernungen mit Lichtgeschwindigkeit überbrücken können. Photonische Verschränkung bildet dabei eine zentrale Ressource für zahlreiche Anwendungen der Quantenkommunikation und spielt auch für Quantenrepeater eine entscheidende Rolle, die Übertragungsverluste in weitreichenden Netzwerken ausgleichen. Die Skalierbarkeit solcher Netzwerke hängt dabei maßgeblich von der Verfügbarkeit leistungsfähiger Quellen für verschränkte Photonen ab. Während etablierte Verfahren auf Basis der spontanen parametrischen Fluoreszenz (engl. Spontaneous Parametric Down-Conversion, SPDC) Photonenpaare lediglich probabilistisch erzeugen, versprechen deterministische Quantenemitter deutlich höhere Effizienz und bessere Skalierbarkeit.
Als besonders vielversprechende Plattform gelten Halbleiter-Quantenpunkte, die auf natürliche Weise verschränkte Photonenpaare erzeugen können. Während Quantenpunkte im Nahinfrarotbereich bereits hervorragende Ergebnisse erzielt haben, bleibt die Entwicklung leistungsfähiger Quellen im für Glasfasernetze besonders relevanten Telekommunikations-C-Band eine Herausforderung. Vor diesem Hintergrund veröffentlichten Forschende aus dem QR.N-Verbund an den Standorten Stuttgart, Würzburg und Karlsruhe Ende Juni 2026 ein neues Paper in Advanced Quantum Technologies.
Im Paper stellen die Forschenden eine Quantenpunktquelle für polarisationsverschränkte Photonenpaare im Telekomband vor. Die Quelle basiert auf InAs-Quantenpunkten, die in eine planare Resonatorstruktur integriert sind. Im Gegensatz zu anderen Resonatorkonzepten bietet dieser Ansatz eine hohe strukturelle Symmetrie und damit robuste Bedingungen für die Erzeugung verschränkter Photonen. Mithilfe resonanter Zwei-Photonen-Anregung wurden im Experiment verschränkte Photonenpaare mit hoher Helligkeit, hoher Verschränkungsfidelität und ausgezeichneter Einzelphotonenreinheit erzeugt. Die erzielten Ergebnisse erweitern den aktuellen Stand der Technik für quantenpunktbasierte Quellen verschränkter Photonen im Telekom-C-Band und stellen einen wichtigen Schritt hin zu leistungsfähigen photonischen Komponenten für zukünftige Quantennetzwerke dar.
