Research

Ziel des Verbundprojekts QR.X ist die erste Umsetzung von neuartigen Quantenrepeatern und deren Einsatz unter realen Bedingungen. Das Teilprojekt der Julius-Maximilians-Universität Würzburg beschäftigt sich mit der Entwicklung von halbleiterbasierten Bausteinen für Quantenrepeater und deren Einsatz in Demonstrationsexperimenten.

Im Projekt Qecs soll zunächst eine verlässliche und helle Lichtquelle erstellt werden, um dann Clusterzustände mit vorerst drei und später bis zu 32 Photonen zu erzeugen. Der Kern dieser Lichtquelle wird ein sogenannter Quantenpunkt auf GaAs Substrat sein. In diesem Quantenpunkt werden gezielt einzelne Photonen erzeugt, die über Wechselwirkung mit lokalen Ladungsträgern verschränkt sind. Das schafft die Grundlagen für speicherfreie Quantenrepeater, die insbesondere in photonisch-basierten Quantencomputern zur Signalübertragung genutzt werden können.

QD-E-QKD will develop a novel technology based on semiconductor quantum dots and test it in realistic urban communication scenarios to surpass the limits of current approaches to entanglement-based quantum key distribution. The University of Wuerzburg contributes to the collaborative project by developing high-quality epitaxial quantum dots and circular Bragg grating cavities for high photon rates.

Ziel des Verbunds ist die Entwicklung von MIR-Detektoren, die etwa zehnmal empfindlicher als HgCdTe-Detektoren und zugleich umweltfreundlich sind. Dazu werden Interbandkaskadendetektoren in Resonatorstrukturen integriert, um den Dunkelstrom zu reduzieren und die Quantenausbeute auf über 95 % zu steigern. Die dünnen Quantenschichten des Absorbermaterials werden dabei zwischen zwei Spiegel eingebettet. Die Detektoren werden in Modellanwendungen an Schlüsselgasen im medizinischen und Nahrungsmittelbereich getestet.

Ziel des Teilvorhabens der Universität Würzburg ist die Entwicklung Ga-freier Interbandkaskaden-Photodetektoren (IC-Photodetektoren) mit Integration in eine optische Kavität basierend auf BRAGG-Spiegeln. Durch die Kombination von Kaskadierung und reduziertem Absorbervolumen wird das Detektorrauschen minimiert, während die Kavität die notwendige Quanteneffizienz gewährleistet, was die Detektivität im Vergleich zu anderen Plattformen deutlich steigert. InAs/InAsSbx Schichtstrukturen simuliert, epitaktisch gewachsen und iterativ analysiert. Die Bauelemente, wie BRAGG-Spiegel und IC-Photodetektoren, werden final zu einem innovativen, in Kavitäten integrierten Detektor kombiniert.

The lighthouse project IQ-Sense is funded by the Free State of Bavaria within the framework of Munich Quantum Valley and aims to develop quantum sensors for application in biology and medicine.

See press release (in German).

Im Rahmen des Bayerischen Verbundforschungsprogramms (BayVFP), Förderlinie "Digitalisierung" des Freistaats Bayern, entwickelt der Lehrstuhl für Technische Physik der Universität Würzburg gemeinsam mit Skyline Photonics neuartige, abstimmbare InP-basierte Laser zur präzisen Blutalkoholmessung. Diese Laser sollen als Kernkomponente von Wegfahrsperren dienen, die das Starten eines Fahrzeugs bei Überschreiten des Alkohol-Grenzwertes verhindern. Das Projekt zielt auf die Umsetzung einer innovativen Sicherheitslösung mit weitreichenden Anwendungen in der Verkehrssicherheit und medizinischen Diagnostik.

Fostering industrial and academic research across Europe in quantum semiconductor materials for Telecomm, Datacomm and Photovoltaics.

Quantimony is a European project funded by the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under the Marie Skłodowska-Curie grant agreement n° 956548.

Technology in photonic quantum information processing and quantum computing is advancing rapidly, demanding more efficient control of quantum light generation. Semiconductor quantum dots (QDs) have emerged as leading photon sources due to their high emission rates. However, achieving both high photon indistinguishability and extraction efficiency remains challenging due to trade-offs between photon control and collection efficiency, as well as material limitations. Integrating quantum dots with Dirac photonic metamaterials offers a promising solution, leveraging topological states and enhanced light-matter interactions to improve performance.

The aim of this project is to combine quantum dots (InGaAs) with Dirac photonic metamaterials to achieve specific goals, including high photon indistinguishability, efficient photon extraction, and tailored single-photon emission.

Keywords:

materials engineering; optical engineering, photonics, lasers; optics, including laser optics and quantum optics; quantum optics and quantum information; solid state materials; quantum dot, single-photon sources, photonic metamaterial, Dirac cone, quantum optics