Quantentechnologien in Berlin: weiteres Joint Lab gestartet

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Dr. Sven Ramelow | Quelle: Petra Immerz | Copyright: FBH/P. Immerz | Download

Mit dem neuen Joint Lab „Integrated Nonlinear Quantum Optics“ baut das Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) seine Zusammenarbeit mit der Humboldt-Universität zu Berlin (HU Berlin) aus. Das Anfang Juli gestartete Lab wird von dem Quantenphysiker Dr. Sven Ramelow von der HU Berlin geleitet und verstärkt den Forschungsbereich der „Integrierten Quantentechnologie“ am FBH. Ziel des Joint Labs ist es, grundlagen- und anwendungsorientierte Forschung im Bereich der Sensorik mit Quantenlicht noch enger zu verknüpfen. Die Partner bündeln darin ihre laufenden Aktivitäten zur hocheffizienten Erzeugung und Konversion von Quantenlicht. Durch die Integration der zugehörigen Funktionalitäten wollen sie neue Anwendungen in der Umweltanalytik, Medizin und Informationsverarbeitung erschließen. Mit diesem bereits fünften Joint Lab im Bereich Quantentechnologien mit der HU Berlin und dem insgesamt elften Joint Lab setzt das FBH einen weiteren strategischen Meilenstein beim Ausbau des Quantenökosystems in Berlin.

Mehr Funktionalität für die Sensorik dank Quantenlicht

Quantenlicht besteht aus Lichtteilchen (Photonen), die so manipuliert werden können, dass Paare von diesen stark miteinander in Wechselbeziehung stehen. Um von diesen Quanteneigenschaften des Lichts zu profitieren, werden in einem Kristall verschränkte Photonenpaare erzeugt. Dabei verhält sich das eine Photon genauso wie das andere – und zwar unabhängig davon, wo es sich gerade befindet oder welche Farbe es hat. Dieses Phänomen lässt sich unter anderem für die hochauflösende Bildgebung und Spektroskopie im mittleren Infrarotbereich (MIR) nutzen. Dies ermöglicht etwa die schnellere Krebsdiagnostik im kostengünstigeren Nahinfrarot-Bereich und erfordert keine teuren Lichtquellen und Sensorsysteme mit geringerer Effizienz im MIR-Bereich. Der Quantenzustand der Photonen eröffnet vielfältige weitere Anwendungen in der Umweltanalytik und der biomedizinischen Diagnostik.

Ein weiterer Fokus des neuen Joint Labs liegt in der hocheffizienten Erzeugung von Quantenlicht mit verschränkten Photonen für die Quantenkommunikation. Es nutzt dazu sogenannte SPDC-Quellen (SPDC – Spontaneous Parametric Down-Conversion), die zum Beispiel auf Aluminium-Galliumarsenid-Wellenleitern basieren. Damit lassen sich sehr effizient verschränkte Photonenpaare erzeugen, die für die Quantenschlüsselverteilung aber auch die Quantensensorik benötigt werden. Ein zusätzlicher Schwerpunkt liegt in der Konversion von Quantenlicht – das dann beispielsweise zur Frequenzanpassung für Quantennetzwerke genutzt wird. Damit können unterschiedliche Quantensysteme in Netzwerken effizient miteinander gekoppelt werden. Diese Arbeiten bündelt das Forschungsteam nun im gemeinsamen Lab, um Quantenlicht mit mehr Funktionalitäten und sehr konkreten Anwendungen nutzbar zu machen.

Sven Ramelow – zur Person

Sven Ramelow hat in Österreich bei Prof. Dr. Anton Zeilinger an der Universität Wien promoviert. Weitere Stationen führten ihn an die University of Queensland (Australien) und nach New York (USA) an die Cornell University und die Columbia University. Er arbeitet bereits seit 2019 im Rahmen verschiedener Projekte mit dem FBH zusammen.

Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Dr. Sven Ramelow
Tel. +49 (0) 30 2093 82303
sven.ramelow@fbh-berlin.de