Realisierung höchsteffizienter Einzelphotonquellen mittels nanophotonischer Elemente und Nanomanipulationstechnologien

In diesem Projekt soll eine höchsteffiziente Einzelphotonquelle entwickelt werden. Zielrichtung ist die Anwendung dieser Quelle für Aufgaben in der Quanteninformationsverarbeitung. Die Quelle basiert auf einem Festkörper-Quantenemitter, d.h. einem Defektzentrum in einem Nanodiamanten. Die von dem Defektzentrum emittierten Photonen mit einer Wellenlänge im roten Spektralbereich sollen mit hoher Effizienz in eine wohl definierte Mode einer optischen Faser eingekoppelt werden. Zu diesem Zweck wird der Nanodiamant gezielt in das evaneszente Feld eines ultra-dünnen Fasertapers (Durchmesser ca. 300 nm) eingebracht. Dieses System kann dann in einem Badkryostaten auf Temperaturen um 4K gekühlt werden, um die für die Quantenanwendungen notwendigen Kohärenzeigenschaften zu erzielen. Neben der Charakterisierung der Quelle sollen erste Kernfunktionalitäten demonstriert werden. Dazu gehören die Beobachtung von Zwei-Photonen-Interferenz sowie die Absorption und die Phasenverschiebung durch einen einzelnen Quantenemitter in Transmissionskonfiguration. Die Ergebnisse werden in Kollaboration der beiden Partner an der Humboldt-Universität zu Berlin und des Research Institute for Electronic Science, R.I.E.S., Hokkaido University, durchgeführt.