Ferro35

Motivation

Der Fortschritt optischer Quantentechnologien wird durch das Fehlen eines
spezifischen Nano-Bauteils gehemmt: ein Phasenmodulator, der mit hoher Geschwindigkeit nahezu verlustfrei arbeitet. Aktuelle Lösungen auf Basis von Lithiumniobat oder Siliziumphotonik bieten jeweils nur eine der erforderlichen Eigenschaften. Diese Limitierung erschwert die
Skalierbarkeit und Zuverlässigkeit photonischer Quantenschaltkreise. Das Projekt adressiert gezielt diese Problematik und strebt durch innovative Eigenentwicklung technologische Unabhängigkeit an.

Ziele und Vorgehen

Das Projekt verfolgt die Entwicklung und Demonstration eines schnellen, verlustarmen Phasenmodulators aus Bariumtitanat (BTO), eingebettet in photonische Schaltkreise aus III-V-Halbleitern. Schwerpunkte sind die Etablierung eines Reinraumprozesses für die Molekularstrahlepitaxie von BTO, die Erstellung einer Komponentenbibliothek und die Integration in skalierbare Quantenschaltkreise. Der Fokus liegt auf der Leistungsbewertung der Komponenten und Schaltkreise, der Erzeugung von photonischen Quanten-Zuständen on-chip, aktiven Feed-Forward-Operationen sowie einer Komponentenbibliothek. Zur Prototypenentwicklung wird maschinelles Lernen eingesetzt.

Innovation und Perspektiven 

Das Vorhaben etabliert ferroelektrische Quantenphotonik als eigenständiges Forschungsfeld und schafft eine von globalen Lieferketten unabhängige Plattform. Durch die Kombination der exzellenten Modulationseigenschaften von BTO mit III-V-Halbleitern entstehen skalierbare Quantentechnologien, die industriell nutzbar sind und Deutschlands Vorreiterrolle stärken.