Forscher schalten das Licht ein - und ebnen den Weg in die Zukunft

Unter der Leitung von Maksym Kovalenko haben Forschende der Empa und ETH Zürich in Zusammenarbeit mit IBM Research Zürich einen Weg gefunden, Superfluoreszenz technologisch zu erzielen. Wie der Bund mitteilte, haben die Empa-Forscher in den letzten Jahren eine Quantenpunktlösung optimiert, die zum Durchbruch verhalf. Bei Temperaturen von minus 267 Grad Celsius führte das Forscherteam optische Experimente durch, die den endgültigen Beweis für die Superfluoreszenz lieferten.

"Das war unsere Heureka-Moment, als wir erkannten, dass es sich um eine neuartige Quantenlichtquelle handelt", sagt Gabriele Rainò von der ETH Zürich und der Empa, der die optischen Experimente durchführte. Die Versuche dienen nun als Ausgangspunkt, um diese Phänomene weiter zu nutzen. Laut der Mitteilung könne das kontrollierte Erzeugen von Superfluoreszenz und dem entsprechenden Quantenlicht neue Möglichkeiten in der Quanteninformatik, Quantensensorik und quantenverschlüsselten Kommunikation eröffnen.

Empa, ETH und IBM Research nennen LCD-Fernseher-Technologie beim Durchbruch

Einige Materialien strahlen Licht aus, wenn sie von einer externen Lichtquelle angeregt werden. Dieses Phänomen wird Fluoreszenz genannt. Wenn diese externen Lichtquellen sich synchronisieren und gemeinsam wirken, können sie eine viel schnellere und stärkere Lichtemission auslösen – dies bezeichnet man als Superfluoreszenz. Dieser Effekt tritt jedoch nur auf, wenn die externen Lichtquellen spezielle Anforderungen erfüllen.

Bei bisher technologisch relevanten Materialien war es nicht möglich, diesen Anforderungen gerecht zu werden. Kolloidale Quantenpunkte könnten sich allerdings dafür eignen und kommen bereits in den fortschrittlichsten LCD-Displays von Fernsehern zum Einsatz. Die Forschergruppe zeigte, dass die neueste Generation von Quantenpunkten aus Bleihalogenid-Perowskiten einen "eleganten und bequemen Weg zur On-Demand-Superfluoreszenz" ermöglichen.

Dieser Durchbruch bildet die Basis für Quellen von verschränkten Multi-Photonen-Zuständen, einer der bislang fehlenden Schlüsselresourcen für Quantensensorik, Quantenbildgebung und photonisches Quantenrechnen.

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