Quantenoptik auf Chipebene: Herausforderungen überwinden, Marktchancen nutzen

Die Integration quantenoptischer Bausteine auf Chipebene eröffnet neue Möglichkeiten, die Vorteile der Quantenoptik in den Alltag zu bringen. Dies ermöglicht bahnbrechende Anwendungen wie ultrasichere Kommunikation, hochpräzise Sensorik, schnellere KI-Verarbeitung und fortschritliche medizinische Diagnostik. Mit einem erwarteten Milliardenmarkt für Quantentechnologien in den kommenden Jahren sind skalierbare On-Chip-Lösungen der Schlüssel zur breiten Akzeptanz und Kommerzialisierung.

Allerdings bringt die Integration quantenoptischer Komponenten auf dieser Skala erhebliche Herausforderungen mit sich – insbesondere bei der Materialauswahl und Fertigung. Hochreine Materialien, präzise Nanofabrikationstechniken und eine nahtlose Integration in bestehende Halbleitertechnologien sind erforderlich, um die Quantenkohärenz und Effizienz zu erhalten. Am Fraunhofer IOF werden diese Herausforderungen gezielt angegangen: von der präzisen Berechnung der Wellenleiter-Modendynamik über die Entwicklung und das Design von Bauelementen bis hin zur hochpräzisen Fertigung in einer 300-nm-Reinraumumgebung.

Der Vortrag stellt innovative Lösungsansätze vor, um Quantenzustände von Licht gezielt zu erzeugen und zu modifizieren – durch Fortschritte in der modernen Materialwissenschaft und Nanotechnologie. Im Fokus stehen dabei Bauelemente zur Erzeugung und Modulation von Signal- und Idler-Photonen mit unterschiedlichen Frequenzen und Polarisationen, realisiert auf CMOS-kompatiblen Plattformtechnologien wie Siliziumnitrid (Si₃N₄), Lithiumniobat (LiNbO₃) und Bariumtitanat (BaTiO₃).

Vortragssprache: EN