Diamant-Nanophotonik für On-Chip Quantentechnologie (DiNOQuant)

Das u?berspannende Ziel des Projekts ?Diamant-Nanophotonik fu?r On-Chip Quantentechnologie“ ist die Zusammenfu?hrung von Defektzentren in Diamant und integrierten nanophotonischen Strukturen in kompakte On-Chip-Module und die Demonstration von Verschr?nkungsoperationen zwischen diesen. Dies ist ein entscheidender Schritt in Richtung Quanteninformationsverarbeitung basierend auf optisch aktiven Festk?rpermaterialien. Defektzentren die mit hohen Raten (~5 kHz) skalierbar verschr?nkt werden, bilden die Grundlage zu Quantennetzwerken, die fu?r entfernte Quantenkommunikation oder komplexes Quantencomputing genutzt werden k?nnen. Die Motivation fu?r dieses Vorhaben ergibt sich aus dem technologischen Defizit, dass die Nanostrukturierung von Diamant weltweit noch nicht vergleichbar mit anderen Halbleitertechnologien ist. Fu?r einen Sprung in eine Diamanttechnologie muss daher ein umfassendes Know-how in der Fertigung mit Expertise in Quantenoptik
mit Festk?rpernanosystemen zusammengefu?hrt werden. Das Vorhaben baut daher auf existierenden Arbeiten mit Defektzentren in Diamant und den einzigartigen Fertigungsprozessen des Ferdinand-Braun-Instituts auf. Dadurch wird ein bislang unerreichtes Level an Strukturierungsqualit?t, Reproduzierbarkeit, und Skalierbarkeit m?glich. Speziell werden durch sogenannte Waferbonding Verfahren Diamant und photonische Schaltkreise miteinander
verbunden. Eine solche Plattform kann als ?Toolbox“ dann generell fu?r die photonische Integration etablierter und neuer Defektzentren in Diamant verwendet werden. Konkrete Beispiele, die im Rahmen dieses Vorhabens realistisch erreicht werden k?nnen, sind sowohl sehr helle Quantenlichtquellen die fu?r kommerzielle Anwendungen in ein kompaktes Geh?use integriert werden, also auch h?chst-effiziente Spin-Photonen-Schnittstellen die
zur Demonstration von Verschr?nkungsoperationen benutzt werden.