PhoQS-Projekt: Quantenoptische Systeme in Siliziumnitrid Technologie

In diesem Forschungsprojekt wird die Möglichkeit zur Integration von quantenoptischen Komponenten, welche unter Anderem in photonischen Quantencomputern und Sensoren eingesetzt werden können, in kommerziell erhältlicher Siliziumnitrid-Technologie untersucht.

Siliziumnitrid wird in vielen hochintegrierten CMOS-Technologien verwendet und ist somit bereits heute in sehr hoher Qualität und in Massenproduktion, welche zu geringen Stückkosten führt, erhältlich. Zudem ermöglicht es eine monolithische Integration, d.h. Elektronik und Photonik können in einem gemeinsamen Chip hergestellt werden. Dies führt zu deutlich geringeren parasitären Widerständen, Kapazitäten und Induktivitäten, die bei nicht-monolithischer Integration durch die Kontaktierung mehrerer Chips entstehen würden.

Die Verwendung von Siliziumnitrid ermöglicht die Herstellung photonischer Komponenten mit sehr geringen optischen Verlusten, Resonatoren mit hoher Güte und die Herstellung nichtlinearer photonischer Bauelemente, welche in Quantensystemen benötigt werden.

Schwerpunkte in diesem Projekt sind:

• Ein- und Auskopplung optischer Signale in Siliziumnitrid-Strukturen
• Untersuchung zur Umsetzbarkeit nichtlinearer photonischer Bauelemente in Si₃N₄
• Entwicklung optischer Komponenten in kommerziell erhältlicher Siliziumnitrid-Technologie
• Generierung von Pump-Pulsen für PDC (engl. parametric-down-conversion) und QPG (engl. quantum pulse gate) Anwendungen in Siliziumnitrid kompatibler Technologie