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Starke Spin-Photonen-Kopplung

Chip für die Untersuchung der Spin-Photon-Kopplung

Mit einem aufwändigen Versuchsaufbau haben Forschende aus dem SNI-Netzwerk eine starke Kopplung zwischen einem Elektronenspin und einem Photon erzielt. (Bild: A. Pally, Departement Physik, Universität Basel)

Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben eine starke Kopplung zwischen einem Elektronenspin und einem einzelnen Photon hergestellt. Normalerweise koppelt ein Elektronspin nur sehr schwach an Photonen. Um eine starke Kopplung mit einem einzelnen Photon zu erreichen, nutzten die Forscher daher eine spezielle Kristallstruktur in Indiumarsenid. Diese koppelt den Elektronenspin auf natürliche Weise an seinen Bewegungsfreiheitsgrad und macht ihn damit offen für die Wechselwirkung mit einem Mikrowellenphoton.

Dazu haben die Forschenden ein einzelnes Photon in einem besonderen Mikrowellenresonator eingefangen, der die Wechselwirkung begünstigt und somit für eine starke Kopplung zwischen Spin und Photon sorgt.

«Der Nachweis einer starken Kopplung zwischen einem Spin und einem Photon ist ein Schlüsselexperiment auf dem Weg zu Quantennetzwerken im grossen Massstab», berichtet Dr. Jann H. Ungerer, ehemaliger Doktorand an der SNI-Doktorandenschule und Erstautor der Veröffentlichung, die kürzlich in dem Wissenschaftsjournal «Nature Communications» erschienen ist.

Originalarbeit

Weitere Informationen: Forschungsgruppe Prof. Dr. Christian Schönenberger