Farbzentren in Festkörpermaterialien gelten als vielversprechende Bausteine für die Verarbeitung und Übertragung von Quanteninformation. Ihre kontrollierte Erzeugung und Integration in photonische Strukturen stellt jedoch nach wie vor eine große Herausforderung für die Forschung dar. Ein internationales Forschungsteam hat nun einen neuen Ansatz entwickelt, der es ermöglicht, solche Quantenemitter kontrollierter zu erzeugen und hinsichtlich ihrer spektralen Eigenschaften zu optimieren. Valeria Saggio, Scientist im Center for Digital Safety & Security, ist Zweitautorin der kürzlich in Communications Physics, einem Teil des Nature-Portfolios, veröffentlichten Arbeit.
Die Arbeit mit dem Titel „End-to-end physics-based modeling of laser-activated color centers in silicon“ befasst sich mit einer zentralen Herausforderung für den praktischen Einsatz von Farbzentren: Quantenemitter müssen lokal und effizient innerhalb von nanophotonischen Strukturen erzeugt werden und dabei sehr ähnliche spektrale Eigenschaften aufweisen.
Die Forschung kombiniert ein neu entwickeltes physikalisch basiertes Modell mit Laser-Annealing. Das Modell erfasst den zugrunde liegenden Entstehungsprozess von Farbzentren und ermöglicht es, deren Aktivierung zu steuern. Mit diesem Ansatz gelang es den Forschern, Quantenemitter mit sehr ähnlichen spektralen Eigenschaften zu erzeugen und das Laserschreiben in Hohlräumen aus photonischen Kristallen erfolgreich zu demonstrieren.
Die Ergebnisse bilden eine wichtige Grundlage für die deterministische und großflächige Integration von Farbzentren in quantenphotonische Plattformen. Langfristig können solche Ansätze zur Entwicklung integrierter Quantentechnologien für zukünftige Quantenkommunikationssysteme beitragen.
Internationale Forschungskompetenz am AIT
Valeria Saggio ist Wissenschaftlerin am AIT Austrian Institute of Technology. Nach ihrer Promotion in Quantenphysik an der Universität Wien absolvierte sie ein dreijähriges Postdoktorat am Massachusetts Institute of Technology (MIT) in den USA. Ihre Forschungsleistungen wurden durch mehrere hochrangige wissenschaftliche Publikationen und vier Auszeichnungen für ihre Doktorarbeit gewürdigt.
Sie ist aktiv an zahlreichen nationalen und internationalen Forschungsprojekten beteiligt, wobei ihre Forschung die Bereiche Quantenkommunikation, Quantencomputing und integrierte Photonik umfasst. Am AIT konzentriert sie sich auf die Entwicklung von Quantentechnologien der nächsten Generation für zukünftige Quantenkommunikationssysteme.
Die Veröffentlichung in Communications Physics unterstreicht Saggios internationale Forschungskompetenz in einem Bereich, der für die Entwicklung fortschrittlicher Quantentechnologien von zentraler Bedeutung ist.
Weitere Informationen: https://www.nature.com/articles/s42005-026-02731-3