Fortschritte in Quantentechnologien erfordern auch Quantennetzwerke. In diesen sind Photonen die einzigen fliegenden Qubits, was ideale Einzelphotonenquellen notwendig macht. Diese müssen hohe Anforderungen erfüllen, wie hohe Reinheit, Ununterscheidbarkeit, Helligkeit und Verschränkung, sowie die Manipulation bestimmter Eigenschaften und die Integration in photonische Schaltkreise ermöglichen. Halbleiter-Quantenpunkte (QPs) erfüllen viele der Anforderungen, aber auch Quantenemitter in 2D Materialien zeigen vielversprechende Ergebnisse, insbesondere hinsichtlich der Integrierbarkeit. Die hier durchgeführten Messungen basierten auf verschiedenen Emittern, nämlich GaAs, InGaAs, InAsP Nanodraht QPs und Emittern in WSe2 Monolagen. Der Fokus dieser Arbeit lag auf einem grundlegenden Verständnis der Quanten-Energieniveau-Schemata und dem Einfluss verschiedener Anregungsmethoden auf die Eigenschaften der emittierten Photonen. Zu diesem Zweck haben wir QPs unter s-Schalen resonanter Anregung und Zwei-Photonen-Anregung (ZPA) untersucht und eine intrinsische Grenze für die Photonen Ununterscheidbarkeit aus einer Strahlungskaskade aufgezeigt. Mit einer neuen Anregungsmethode, die auf ZPA und Stimulation des ersten Übergangs basiert, kann diese Grenze überwunden werden. Außerdem haben wir Wachstums, Fabrikations und optisch kontrollierte Methoden untersucht, um die Wellenlänge abzustimmen, Quantenemitter in photonische Schaltkreise zu integrieren und die Extraktionseffizienz zu erhöhen.
Bibliographic Metadata
- TitleCoherent control schemes for semiconductor quantum systems / Eva Schöll
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- Description1 Online-Ressource (xviii, 151 Seiten) : Diagramme
- Institutional NoteUniversität Paderborn, Dissertation, 2024
- AnnotationTag der Verteidigung: 11.06.2024
- Defended on2024-06-11
- LanguageEnglish
- Document TypesDissertation (PhD)
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Advances in quantum technology applications, such as quantum computing, also require quantum networks. Single photons are the only flying qubits that carry information in such networks, making ideal single-photon sources inevitable. These sources must meet stringent criteria, including high single-photon purity, indistinguishability, brightness, and entanglement fidelity, while allowing tunability of certain properties and integrability into quantum photonic circuits. Semiconductor quantum dots (QDs) are good candidates, already fulfilling many requirements, but also quantum emitters in 2D materials show promising results, especially in terms of integrability. The measurements performed here were based on four different types of quantum emitters, namely GaAs, InGaAs, and InAsP nanowire QDs, and quantum emitters in a WSe2 monolayer. The focus of this thesis is to gain a deeper understanding of quantum level schemes and the impact of different excitation methods on the emitted photons. Therefore, we have studied QDs under s-shell resonant excitation and two-photon excitation (TPE), revealing intrinsic limits for photon indistinguishability from a radiative cascade. A novel excitation technique based on TPE and stimulation of the first transition can overcome this limit. In addition, we have investigated growth, fabrication, and optically controlled methods to tune the wavelength, integrate quantum emitters into quantum photonic circuits, and increase the extraction efficiency.
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