Berlin denkt Quanten – IBB ProFIT-Projekte "Anwendungsorientierte Quantentechnologien" im Portrait

BaPhoMoQ - Balanciertes Photodetektor-Modul für photonisches Quantenrechnen

Kurzbeschreibung: Entwicklung eines konfigurierbaren, speziell angepassten, rauschar­men, balancierten Photodetektor-Moduls für Anwendungen in der Quantenoptik.

Motivation

Homodyne-Photodetektion ist eine Technik zur vollständigen Charakterisierung komplexer Quantenzustände des Lichts. Sie erfordert eine Erfassung sehr kleiner Stromdifferenzen in Photodetektoren sowie eine extrem hohe Rauschunterdrückung. Die Humboldt-Universität und die DIGALOG Industrie-Mikroelektronik GmbH arbeiten gemeinsam an der Entwicklung eines rekonfigurierbaren, rauschar­men, balancierten Photodetektor-Moduls, das darauf ausgelegt ist, nichtklassische Eigenschaften schwacher Lichtfelder über einen breiten Spektralbereich sichtbar zu machen.

Umsetzung & Ziele

Wir entwickeln elektronische Module, die mit einer Vielzahl kommerzieller Photodetektoren kompatibel sind. Die angestrebten Leistungskennwerte umfassen eine konstante Performance über eine große elektronische Bandbreite (100 MHz), eine starke Gleichtaktunterdrückung sowie ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis. Solche Eigenschaften gewährleisten die Kompatibilität mit einer großen Bandbreite experimenteller Konfigurationen. Die Integration eines Mikroprozessors und spezieller Software ermöglicht darüber hinaus die Echtzeitüberwachung der Performance sowie die Systemdiagnose.

Perspektiven

Das Detektionssystem wird zur Forschung und Entwicklung im Bereich der Quantum-2.0-Industrie beitragen und Anwendungen in der Quantenoptik mit kontinuierlichen Variablen finden, etwa in der Zustandstomographie, der Quanten-Teleportation, der Verschränkungsverteilung und der sicheren Kommunikation. Derzeit werden die elektronischen Module in laufende Experimente zur Realisierung komplexer Quantenzustände integriert.

Konsortium:

Oliver Benson^1,*, Roger Alfredo Kögler¹, Hardi Engel² and Martin Weber²

¹ Humboldt-Universität zu Berlin, Institut für Physik, Newtonstraße 15, 12489 Berlin

² DIGALOG Industrie-Mikroelektronik GmbH, Justus-von-Liebig-Straße 7, 12489 Berlin

^* Projektkoordinator.          
 

Kontakt: Prof. Dr. Oliver Benson

Projektlaufzeit: 04/2024 – 03/2027