Verschränkte Photonon aus Quantenpunkt-Bauelementen

Einzelne Halbleiter-Quantenpunkte sind viel versprechende Emitter für verschränkte Photonen, die für verschiedenste Anwendungen in Quantencomputern und Quanten-kryptographie benötigt werden: ein Biexziton, das aus zwei Elektron-Lochpaaren mit antiparalleler Spinausrichtung besteht, kann auf zwei unterschiedlichen Pfaden via der optisch aktiven Exzitonzustände zerfallen. Wenn die beiden Exzitonzustände dieselbe Energie besitzen, unterscheiden sich die Zerfallspfade nur durch die Polarisation der emittierten Photonen und sind ansonsten ununterscheidbar. Dies führt dazu, dass die beiden Photonen miteinander verschränkt werden. Die Elektron-Loch-Austauschwechselwirkung bewirkt eine energetische Aufspaltung der beiden Exzitonzustände, und reduziert somit den Grad der Verschränkung: die emittierten Photonen tragen eine Pfadinformation. Weiters wechselwirken die Exzitonen mit ihrer Festkörperumgebung, was ebenfalls zu einer Beeinträchtigung der Photonenverschränkung führt. In diesem Projekt soll die Realisierbarkeit bestehender Vorschläge zu Verschränkten-Photonenquellen theoretisch untersucht, der Einfluss der Festkörperumgebung kritisch beleuchtet und nach Protokollen zur gezielten Erzeugung bestimmter, verschränkter Photonen-zustände gesucht werden. Wir werden (1) eine mikroskopische Beschreibung der unterschiedlichen Dephasierungsmechanismen entwickeln, (2) eine realistische Modellierung von Licht- Materiewechselwirkung in Mikrokavitäten und plasmonischen Strukturen durch-führen, (3) den Einfluss starker Licht-Materiewechselwirkung in der Photonemission von Quantenpunkten untersuchen und (4) abschätzen, wie sich gewünschte Photonzustände herstellen lassen. Die Ergebnisse werden es uns erlauben, das Potenzial für Quantenpunkt-basierende Photonquellen zu quantifizieren, und werden Protokolle zur Erzeugung bestimmter Photonzustände liefern.