Für Quantenanwendungen mit Photonen werden traditionell Kristalle und Wellenleiter verwendet. Diese konventionellen Methoden haben jedoch ihre Grenzen, insbesondere bei der Entwicklung kleiner und vielseitiger Systeme. Um diese Herausforderungen zu überwinden, erforscht ein Team bei SAL die Verwendung von Metaoberflächen (Metasurfaces). Das sind spezielle Oberflächen, die aus winzigen optischen Resonatoren bestehen, die manipuliert werden können, um Licht auf innovative Weise zu steuern. Durch die Manipulation dieser Oberflächen können die Forscher:innen Bedingungen schaffen, die die Erzeugung mehrerer verschränkter Photonenpaare auf sehr kleinem Raum ermöglichen.
Ultradünne Metaoberflächen für Quantenfortschritte
Die Nutzung ultradünner Metaoberflächen als effiziente Quellen für verschränkte Photonen birgt ein immenses Potenzial für die Miniaturisierung verschiedener Quantengeräte. Diese Geräte spielen eine entscheidende Rolle in Raumfahrtanwendungen wie geschützte Kommunikation zwischen Satelliten und Quantenmessungen.
"Wir werden eine innovative Plattform für skalierbare optische Quantengeräte entwickeln. Das Streben nach Miniaturisierung von Quantenlichtquellen auf Mikro- und Nanodimensionen ist ein kritisches und fortlaufendes Unterfangen, angetrieben durch den Bedarf an einer dichteren Integration funktionaler Quantengeräte im Einklang mit modernen Markttrends", sagt Roman Noskov, Projektleiter und Forscher im Bereich Integrated Photonics Technologies bei SAL.
"Wir glauben, dass Metaoberflächen den Weg für eine neue Ära der Quantenforschung mit realen Auswirkungen ebnen können. Verschränkte Photonenpaare auf so kompaktem Raum zu erzeugen, eröffnet viele Möglichkeiten für die Entwicklung effizienterer und praktischer Quantengeräte, insbesondere in der anspruchsvollen Umgebung des Weltraums", sagt Mohssen Moridi, Leiter des Bereichs Microsystems bei SAL.
Herstellung von Meta-Oberflächen in der SAL MicroFab
Die Herstellung dieser ultradünnen Metaoberflächen erfolgt in der SAL MicroFab, Österreichs größtem Forschungsreinraum, der sich bei SAL in Villach befindet. Die Anlage ist für 200-mm-Wafer ausgelegt und kann bis zu 25 Wafer in einer einzigen Charge verarbeiten. Zu den Hauptzielen der SAL MicroFab gehören das schnelle Prototyping, die Produktion von Kleinserien und die nahtlose Übertragung von Prozessen in den industriellen Maßstab.
