Unsere Gruppe konzentriert sich auf effiziente Licht-Materie-Grenzflächen in den Bereichen Festkörper-Quantenoptik und Sensorik. Quantenemitter sind nicht nur der Schlüssel für Anwendungen wie die Sensorik, sondern spielen auch eine wesentliche Rolle bei neuen Entwicklungen in der Quantentechnologie. Photonen hingegen haben sich als hervorragende Informationsträger erwiesen. Sie lassen sich hochpräzise manipulieren, sind gut gegen Dekohärenz durch die Umgebung abgeschirmt und können mit Lichtwellenleitern verlustarm über große Entfernungen geführt werden. Mit dem Ziel, kleine und skalierbare Systeme zu realisieren, die als Bausteine ​​in photonischen Quantennetzwerken oder als präzise Sensoren eingesetzt werden können, sind Festkörper-Quantenemitter in den Fokus gerückt. Sie sind in der Lage, im Vergleich zu isolierten Atomen ähnliche Ebenenstrukturen bereitzustellen, können jedoch leichter manipuliert und in verschiedene Arten von photonischen Netzwerken oder Nanostrukturen integriert werden. Die geführten Moden nanophotonischer Wellenleiter weisen ein ausgeprägtes evaneszentes Feld auf, das eine empfindliche Detektion sogar einzelner Moleküle oder Atome in ihrer Umgebung ermöglicht. Diese Wellenleiter können auch mit Mikrokavitäten kombiniert werden, um die Licht-Materie-Wechselwirkung weiter zu verbessern und eine starke Kopplung zwischen einem Lichtfeld und einem einzelnen Quantenemitter zu ermöglichen. Wir haben die kohärente Wechselwirkung einzelner Moleküle in Nanokristallen mit dem geführten Lichtfeld einer optischen Nanofaser gezeigt. Die Subwellenlängen-Durchmessertaille dieser Wellenleiter wurde durch Verjüngen einer handelsüblichen optischen Faser unter Verwendung eines Wärme- und Zugverfahrens erreicht.

Wir arbeiten nun im Rahmen des FETOpen-Projekts ErBeStA , öffnet eine externe URL in einem neuen Fensteran einer effizienten Licht-Materie-Schnittstelle unter Verwendung von nanophotonischen Wellenleitern auf Chips und Festkörper-Quantenemittern wie Molekülen in Festkörpern oder Farbzentren in hexagonalem Bornitrid. Da viele Festkörper-Quantenemitter kryogene Temperaturen benötigen, um die Phononen des Wirtssystems auszufrieren und Dephasierung und inelastische Streuung zu vermeiden, wurden die meisten Experimente bisher unterhalb von 4 K durchgeführt. Wir konnten kürzlich zeigen, dass eine ausrichtungsfreie Mikrokavität basiert auf Faser-Bragg-Gittern und einer optischen Nanofaser können bei kryogenen Temperaturen verwendet werden und bieten möglicherweise eine vielversprechende Plattform für eine starke Licht-Materie-Grenzfläche. Außerdem planen wir, den Bereich der Festkörper-Quantenoptik auf Raumtemperatur zu verlagern.

Quantenemitter in hBN sind ein vielversprechendes System, um dieses Ziel zu erreichen, und wir arbeiten derzeit an einem neuen Experiment, das kürzlich durch einen ESQ Discovery Grant, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster finanziert wurde.

Wir freuen uns sehr, dass unsere Arbeit an 2D-Materialien weitere Fördermittel erhalten hat. Unser neues Projekt PhoQus2D wird von der FFG , öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster gefördert und in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe Nanomaterialsynthese und -integration, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster durchgeführt.

Kürzlich wurde Dr. Sarah Skoff auch ein renommiertes Elise-Richter-Forschungsstipendium, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster, zuerkannt, das den Weg für weitere neue spannende Arbeiten zu Quantenemittern in 2D-Materialien ebnet.

Wir sind daher immer auf der Suche nach motivierten Studenten oder PostDocs, die sich uns anschließen, um die Festkörper-Quantenoptik weiter voranzutreiben und Quantentechnologie und Nanophotonik für Sensoranwendungen einzusetzen.

Team

Gruppenleiter:
Dr. Sarah M. Skoff

Wissenschaftlicher Mitarbeiter:
Helmut Hörner
Ambika Shorny

Master- und Projektstudenten:
Alexander Becker
Alexander Brendt
Fritz Steiner
Thomas Hofmann
Paul Mühlgassner

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