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Forscher der Universität Basel und der RUB haben Quantenpunkte realisiert, die Licht nahe dem roten Spektralbereich bei geringem Hintergrundrauschen aussenden. Quantenpunkte sind winzige Halbleiter-Nanostrukturen und könnten eines Tages die Basis für Quantencomputer bilden; die Lichtteilchen, auch Photonen genannt, wären die Träger der Information. Quantenpunkte mit hinreichend guten optischen Eigenschaften waren bislang nur für Photonen mit Wellenlängen im Nah-Infrarot-Bereich erzielt worden. Nun gelang es den Forschern, rauscharme Zustände bei Wellenlängen zwischen 700 und 800 Nanometern, also nahe dem sichtbaren roten Bereich zu erzeugen. Die Ergebnisse beschreiben sie in der Zeitschrift „Nature Communications“ vom 21. September 2020.

Verschiedene Wellenlängen erforderlich

Systeme für die Quantenkommunikation erfordern Photonen unterschiedlicher Wellenlängen. Für die Kommunikation über lange Strecken müssen vor allem Signalverluste vermieden werden; dafür eignen sich Wellenlängen um die 1.550 Nanometer. Auf kurzen Distanzen hingegen werden Photonen benötigt, die möglichst effektiv detektiert und mit anderen Speichersystemen zusammengeschaltet werden können. Mit rotem Licht, genauer gesagt mit Wellenlängen zwischen 700 und 800 Nanometern, wäre das möglich. Aktuell verfügbare Photonendetektoren haben ihre höchste Sensitivität in diesem Bereich. Außerdem könnten Lichtteilchen dieser Frequenz mit einem Rubidium-Speichersystem gekoppelt werden.

Für die Arbeit kooperierte die Gruppe um Prof. Dr. Andreas Wieck, Dr. Arne Ludwig und Dr. Julian Ritzmann vom Bochumer Lehrstuhl für Angewandte Festkörperphysik mit der Baseler Nano-Photonics Group um Prof. Dr. Richard Warburton.