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Die kleinste Lichtquelle der Welt

Forscher entwickeln eine besondere Pick’n’Place-Methode / Veröffentlichung in Nano Letters

Physikern der Humboldt-Universität ist es gelungen, die kleinste fasergekoppelte Lichtquelle der Welt zu konstruieren. Diese Lichtquelle besteht aus nur zwei Komponenten – aus einem speziellen, winzig kleinen Diamanten und aus einer handelsüblichen Glasfaser. Auf Grund des Durchmessers der Glasfaser von nur 90 Mikrometern (1 Mikrometer = 1 Millionstel Meter) hat das gesamte System lediglich die Ausmaße eines menschlichen Haares. Die Ergebnisse der Arbeit wurden jetzt in der Online-Ausgabe von Nano Letters veröffentlicht.

Das Licht, das der Diamant aussendet, besteht aus einzelnen Lichtquanten, den Photonen, die geordnet eines nach dem anderen erzeugt werden. Diese Photonen werden dann direkt in die Glasfaser geleitet. Der spezielle Diamant ist nur 30 Nanometer groß. Vergleicht man seine Größe mit der eines Fußballs, so ist das Größenverhältnis dasselbe wie das des Fußballs zur Erde. Obwohl der Diamant so klein ist, dass er auch mit dem stärksten konventionellen Lichtmikroskop nicht gesehen werden kann und kleiner ist als alles, was man mit einer Miniaturpinzette greifen kann, gelang es den Berliner Forschern dennoch, den Diamanten hochzuheben und gezielt auf der Glasfaser abzulegen. Dazu entwickelten die Forscher als erste weltweit eine besondere Pick’n’Place-Methode, um den winzig kleinen Diamanten wie mit einem Kran aufzuheben und abzulegen. Das experimentelle Kernstück dieser Methode ist ein Rasterkraftmikroskop. Die sehr feine Rasterspitze dieses Mikroskops ermöglichte es, kleinste Objekte auf der Nanometerskala mit höchster Präzision zu bearbeiten.

Mit der neuen Methode wird es in Zukunft möglich sein, noch komplexere Strukturen zu konstruieren. Die Forscher denken dabei an Anwendungen für die neue Technologie der Quanteninformationsverarbeitung. Ein Beispiel ist die Quantenkryptographie, die eine abhörsichere Übertragung von Daten ermöglicht. Eine noch größere Herausforderung ist der Quantencomputer, ein Computer der nächsten Generation, der mithilfe von Lichtquanten bisher unerreichbare Rechenleistungen erzielen könnte.

Die kleine fasergekoppelte Quantenlichtquelle der Berliner Forscher ist dabei durch die hohe Kompaktheit und ein minimales Gewicht von weniger als einem Gramm besonders für zukünftige mobile Quantenkommunikationsgeräte geeignet. Die Robustheit der gebauten Quelle erlaubt jahrelangen Betrieb auch bei großer mechanischer Beanspruchung, etwa für Implementierungen in Satelliten.

Veröffentlichung:

Fiber-Integrated Diamond-Based Single Photon Source
Tim Schröder, Andreas W. Schell, Günter Kewes, Thomas Aichele, Oliver Benson
Nano Letters Article ASAP

 

Weitere Informationen

Prof. Dr. Oliver Benson
Institut für Physik
Tel.: 2093-4711
E-Mail: oliver.benson@physik.hu-berlin.de

Artikel-Link online: http://pubs.acs.org/doi/pdfplus/10.1021/nl103434r

 

 

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Pressemitteilung vom 09.12.2010, erstellt von Ljiljana Nikolic