Quantenkorrelierte Photonen in Halbleitermikrokavitäten ermöglicht durch Zweifarbenanregung

• Antragsteller: Dr. Christian Kriso
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 540117239

Die Realisierung von starken Photon-Photon Wechselwirkungen in einer skalierbaren Festkörperplatform die zu ausgeprägten Quantenkorrelationen der emittierten Photonen führen, ist ein seit langem bestehendes Ziel der Festkörperquantenoptik. Exziton-Polaritonen, hybridisierte Quasiteilchen die aus einem Photon und einem Quantentopf-Exziton bestehen, die sich im Regime der starken Wechselwirkung in einer Kavität mit hohem Q-Faktor befinden, sind ein attraktiver Kandidat für die Realisierung dieses Ziels aufgrund ihrer intrinischen Skalierbarkeit und ihrer großen Nichtlinearität, die vom exzitonischen Anteil stammt. Jedoch wurde bis jetzt nur sehr geringes Antibunching, das Markenzeichen von starken Photon-Photon Wechselwirkungen, in räumlich begrenzten Exziton-Polaritonen nachgewiesen. Das Projekt zielt darauf ab einen bedeutenden Schritt in Richtung der Erzeugung von signifikanten Quantenkorrelationen in Exziton-Polaritonen in Halbleitermikrosäulen zu machen, indem ein neuer nichtlinearer Zwei-Farben Anregungsprozess eingesetzt wird, der sowohl die effektive Polaritonwechselwirkungsstärke erhöht als auch für die präzise Messung der Polaritonwechselwirkungsenergie auf dem Quantenlevel eingesetzt werden kann. Dieses Anregungsschema wird nicht nur auf aktuell existierenden Proben mit einem Quantentopf eingesetzt werden sondern auch für eine neue Probengeneration mit zwei gekoppelten Quantentöpfen, die dipolare Exzitonen/Polaritonen mit einer intrinisch höheren Wechselwirkungsstärke aufweisen. Auch werden sowohl einzelne Mikrosäulen als auch gekoppelte Mikrosäulen untersucht werden. Die erfolgreiche Durchführung des Projektes wird die Tür zur Untersuchung von Polaritonphysik jenseits des “mean-field” Regimes öffnen und langfristig die Realisierung von ausgedehnten Gittern von stark-wechselwirkenden Photonen ermöglichen, die eine wertvolle Ressource für Quantensimulation und Quantentechnologien darstellen.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Gastgeber: Dr. Sylvain Ravets