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Forscher präsentieren effizienten Einzelphotonendetektor Durchbruch für optische Netze

Autor / Redakteur: Dirk Srocke / Dipl.-Ing. (FH) Andreas Donner

Forscher präsentieren direkt im Chip integrierte und besonders effektive Einzelphotonendetektoren. Die sollen dazu beitragen, optische Datenübertragungen weiterzuentwickeln und Quantencomputer zu nutzen.

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Mit der Architektur lassen sich auch leuchtende Bakterien oder Moleküle erforschen.
Mit der Architektur lassen sich auch leuchtende Bakterien oder Moleküle erforschen.
(Bild: Nature Communications)

Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) meldet einen Durchbruch bei der Herstellung eines effektiven Einzelphotonendetektors. Als Entwickler werden der derzeit am KIT tätige Quantenphysiker Wolfgang H.P. Pernice sowie weitere Forscher von Yale University, Boston University und Staatlicher Pädagogischer Universität Moskau genannt.

Die jetzt präsentierte Architektur basiert auf supraleitenden Nanodrahtdetektoren aus Niobnitrid. Diese Drähte sind direkt auf einem nanophotonischen Wellenleiter angebracht und können Photonen absorbieren. Wird ein Photon vom Draht aufgenommen, vergrößert sich der Widerstand – das Photon wurde detektiert.

Im Gegensatz zu bisherigen Einzelphotonendetektoren könne das jetzt vorgestellte System direkt auf Chips installiert und beliebig vervielfältigt werden. Diese Bauform reduziere Fehlerquellen und führe zu einer „bemerkenswert“ niedrigen Dunkelzählrate – also fälschlich detektieren Elektronen. Die Entdeckungseffizienz bei für die Telekommunikation eingesetzten Wellenlängen beziffern die Wissenschaftler mit 91 Prozent.

Mit dem Detektor ließen sich optische Datenübertragungen weiterentwickeln oder Quantencomputer wirklich nutzbar zu machen, sagen die Forscher. Da das System auch mit sichtbarem Licht funktioniere, sind übrigens auch Anwendungen abseits der IT denkbar – etwa die Analyse von Molekülen oder Bakterien die wenig Licht emittieren. Details zur Studie wurden in Nature Communications (DOI: 10.1038/ncomms2307) veröffentlicht. Der Beitrag mit dem Titel "High-speed and high-efficiency travelling wave single-photon detectors embedded in nanophotonic circuits" ist online verfügbar.

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