Neue Methode zur vollständigen Kontrolle von Quantenpunkten
Mit modulierten Laserpulsen und Magnetfeldern lassen sich optisch inaktive dunkle Exzitonen kontrollieren und für die Speicherung und Verarbeitung von Quantenzuständen nutzbar machen.
Die Arbeitsgruppe um Gregor Weihs am Institut für Experimentalphysik der Universität Innsbruck hat gemeinsam mit Forscher:innen in Dortmund, Bayreuth und Linz eine vielseitig einsetzbare Methode demonstriert, mit der sie dunkle Exzitonen in Halbleiter-Quantenpunkten kontrollieren können.
Die Quasiteilchen aus Elektron und Elektronenfehlstelle lassen sich in Festkörpern erzeugen, während „helle“ Exzitonen Licht emittieren und daher zugänglich sind, sind dunkle Exzitonen optisch inaktiv. Dadurch besitzen sie eine deutlich längere Lebensdauer – was sie ideal für die Speicherung und Kontrolle von Quantenzuständen und für fortgeschrittene Methoden zu Erzeugung von Verschränkung macht.
Mehr zu Exzitonen
Ungewöhnliche Exzitonen
Scharfer Blick auf Elektron-Loch-Paare
Mit modulierten Laserpulsen und einem Magnetfeld haben Florian Kappe und René Schwarz, Erstautoren der Studie, den Spin-Zustand dieser Exzitonen gezielt manipuliert und helle in dunkle Exzitonen verwandelt. Dieser Prozess können sie auch umkehren und aus dunklen wieder helle Exzitonen machen. Auf diese Weise lässt sich dieser Zustand über längere Zeit quasi im Dunkel halten und später wieder aktivieren.
Im Experiment an der Universität Innsbruck konnten die Wissenschaftler zeigen, wie ein Exziton in einem Dunkelzustand gespeichert und durch einen weiteren Laserpuls wieder in einen hellen Zustand umgewandelt wurde. „Dies eröffnet uns neue Möglichkeiten für die Kontrolle von Quantenspeichern und die Erzeugung verschränkter Photonenpaare in Quantenpunkten“, sagt der Leiter der Forschungsgruppe, Gregor Weihs. [U Ibk. / dre]
