Integriert optische Quantensysteme aus Fluor-Donator Qubits

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Ziel des beantragten Projektes ist die Entwicklung von integriert-optischen Qubits aus einzelnen Fluor-Donatoren in epitaktisch gewachsenen ZnSe Quantenstrukturen. In der Vorarbeit zu diesem Projekt haben wir erstmals nachgewiesen, dass unabhängige Halbleiter-Nanostrukturen (Fluor-dotiertes ZnSe) ununterscheidbaren Photonen emittieren. Fluor-Donatoren bilden in ZnSe wohldefinierte atomartige Zustände, die in Kombination mit geeigneten Mikroresonatoren stationäre Qubits bilden. Diese Qubits profitieren von den besonderen Eigenschaften der Festkörpermatrix: In dem direkten Halbleiter ZnSe besteht eine starke Wechselwirkung zwischen Photonen und den Fluor- Donatoren, so dass die stationären Qubits effizient optisch manipuliert werden können. Andererseits kann die Spin-Wechselwirkung der stationären Qubits mit der Festkörperumgebung (Dephasierung) speziell bei ZnSe durch die Verwendung von Kernspin- freien Quellenmaterialien bei der Herstellung stark reduziert werden. Aufgrund dieser genannten Eigenschaften besitzt F-dotiertes ZnSe ein großes Potential als skalierbares Qubit, um Prozesse der Quanteninformation, die bisher hauptsächlich in Atomund Ionenfallen demonstriert wurden, in den Festkörper zu übertragen.