Experiment bestätigt erstmals die theoretisch vorhergesagte Wiederkehr von Rabi-Oszillationen in Halbleiter-Quantenpunkten –
Forschenden aus dem QR.N-Verbund am Standort Paderborn ist es gelungen, die sogenannte Wiederkehr von Rabi-Oszillationen in Halbleiter-Quantenpunkten experimentell nachzuweisen. Das Phänomen wurde bereits 2007 in theoretischen Modellen vorhergesagt, konnte bislang jedoch nicht experimentell bestätigt werden. Rabi-Oszillationen beschreiben die periodische Anregung eines Quantensystems durch Licht. In Halbleiter-Quantenpunkten werden diese Schwingungen jedoch durch Wechselwirkungen mit den Gitterschwingungen des Festkörpers zunehmend gedämpft. Bei ausreichend starker optischer Anregung können diese Oszillationen jedoch wieder auftreten – ein Effekt, der als Wiederkehr der Rabi-Oszillationen bezeichnet wird. Die Ergebnisse wurden Ende Dezember 2025 in Physical Review Letters veröffentlicht.
Die Ergebnisse stellen einen wichtigen Schritt auf dem Weg zu skalierbaren Quantenanwendungen dar. Sie zeigen, dass sich quantenoptische Prozesse in Halbleiter-Quantenpunkten mit einer Präzision steuern lassen, die bislang vor allem von natürlichen Atomen bekannt war. Grundlage des Erfolgs waren speziell entwickelte GaAs-Quantenpunktproben, die in Zusammenarbeit mit der Johannes-Kepler-Universität Linz entstanden. Die experimentellen Ergebnisse wurden gemeinsam mit theoretischen Arbeitsgruppen der Universität Paderborn und der TU Dortmund analysiert und durch theoretische Modellrechnungen bestätigt.
Nach Einschätzung der Forschenden ist die Wiederkehr der Rabi-Oszillationen ein deutlicher Hinweis auf die hohe Kohärenz und Kontrollierbarkeit von Halbleiter-Quantenpunkten. Die präzise Kontrolle solcher quantenmechanischer Prozesse gilt als eine zentrale Voraussetzung für zukünftige Quantencomputer, Quantenkommunikationssysteme und photonische Bauelemente. Hier geht es zum Paper.
