Aufgrund des Quantenbegrenzungseffekts besitzen selbstorganisierte Halbleiter-Einzelquantumpunkte atomähnliche diskrete Energieniveaus, die eine hochunterscheidbare, helle und reine Einzelphotonenemission ermöglichen. Ihre verschiedenen Exzitonen-Zustände können Photonen mit unterschiedlichen Polarisationsmodi erzeugen. Optische Mikro- und Nanostrukturen sind ein effektives Mittel zur Steuerung der Emissionseigenschaften von Quantenpunkten. Wenn ein einzelner Quantenpunkt schwach mit einer optischen Mikrokavität gekoppelt ist, verbessert der Purcell-Effekt die Leistung des Quantenpunkts als Einzelphotonenquelle oder Quelle verschränkter Photonenpaare erheblich. Gleichzeitig kann ein stark gekoppeltes System aus Quantenpunkt und optischer Mikrokavität als Quantenknoten in quantenoptischen Netzwerken dienen und zur Untersuchung optischer nichtlinearer Effekte auf Einze photonniveau verwendet werden. Die Kopplung von Quantenpunkten an optische Wellenleiter ermöglicht eine kohärente Umwandlung zwischen Festkörper-Qubits und fliegenden Photonen-Qubits sowie eine effiziente Informationsverarbeitung und -übertragung, wodurch zuverlässige On-Chip-Photoniknetzwerke aufgebaut werden. Darüber hinaus verfügt der einzelne Quantenpunkt über kontrollierbare Spin-Zustände und kann als Träger von Qubits dienen. Angesichts der leichten Integration der Herstellung von Quantenpunktgeräten in ausgereifte Halbleitertechnologien bietet das Design von Quantenpunktgeräten gute Skalierbarkeit und Integrationspotenzial.

selbstorganisierte Halbleiter-Quantenpunkte;Exziton;Spin;optische Mikrokavität;optische Wellenleiter