Neuer Lichtspeicher für Quantencomputer

  • 28. March 2011

Durch Quantenpunkte erzeugte Photonen, die sich im Experiment auf vier Prozent der Lichtgeschwindigkeit abbremsen ließen, könnten die Grundlage für Quantenspeicher bilden.

Halbleiter-Quantenpunkte bestehen aus einigen zehntausend Atomen, die "Inseln" in Halbleitern von nur wenigen Nanometern bilden. Aufgrund dieser geringen Ausmaße können sich Ladungsträger hier nicht mehr frei bewegen - die Energiezustände sind quantisiert wie in einem Atom, so dass Quantenpunkte auch als künstliche Atome bezeichnet werden und beispielsweise einzelne Photonen emittieren können. Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden und der TU Delft (Niederlande) haben nun einen neuen Typ von Quantenpunkten entwickelt, der Photonen emittiert, die sich anschließend auf bis zu vier Prozent der Lichtgeschwindigkeit abbremsen lassen.

Abb.: Atome bremsen Photonen ab (Bild: IFW Dresden)

In ihren Experimenten leiteten die Forscher einzelne von den Quantenpunkten ausgesendete Photonen durch ein Gas aus Rubidium-Atomen. Dadurch wurden die einzelnen Photonen so stark abgebremst, dass sie für kurze Zeit auf kontrollierte Weise in dem Rubidium-Gas gefangen waren, ohne sich dabei selbst zu verändern.

Die Ergebnisse könnten die Grundlage für die Entwicklung eines Quantenspeichers für optisch übertragene Informationen bilden. Es ist weltweit die erste Demonstration eines nicht-klassischen Lichtspeichers auf der Grundlage einzelner, auf Abruf emittierter Photonen.

Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden / AL

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