Supraleitende Einzelphotonendetektoren (SNSPDs) weisen einzigartige Leistungsmerkmale, wie die Detektion extrem schwacher Lichtsignale bis hin zu einzelnen Photonen über einen großen Wellenlängenbereich (VIS bis MIR) mit sehr hoher Geschwindigkeit und Quanteneffizienz (oft > 90 %) sowie extrem geringem Rauschen.

Das eröffnet neue bzw. steigert die Leistungsfähigkeit vieler Anwendungen insbesondere in quantentechnologischen Anwendungen (Quantencomputing, Quantensensorik und Quantenkommunikation) sowie in der traditionellen Kommunikation, der Astronomie & Fernerkundung, der Biophotonik uvm. Vor allem ist die Skalierbarkeit der Pixelzahl der Einzelphotonendetektoren spielt eine extrem wichtige Rolle.

Diesem Ziel widmet sich ein Bündnis aus Thüringer Firmen und Forschungseinrichtungen. Reproduzierbare und waferskalige Fabrikationstechnologien für ultradünne gestört-supraleitende (sl.) Niob-Titan-Nitrid (NbTiN)-Schichten für die SNSPD, die mehrlagige Integration der SNSPD mit supraleitenden und vor allem optischen Strukturelementen mit Wellenleiterstrukturen (Si/SiO oder Si/SiN) und geeignete Nano-Strukturierungsprozesse sowie die Optimierung der Schicht-Interfaces in Kombination mit neuen Konzepten für die Kopplung mit optischen Faserbündeln und deren kryogene Integration sind wichtige Schritte hin zu vielkanaligen Detektorinstrumenten.

Das Leibniz-IPHT widmet sich vor allem der Erforschung der Fabrikations- und Integrationstechnologien. Die anvisierten Innovationen stellen zudem eine Basis für photonische integrierte Schaltkreise (PICs) dar, die supraleitende Schaltungsstrukturen mit optischen Komponenten auf einem Chip hybrid integrieren, um neuartige Funktionalitäten zu ermöglichen.

Das Vorhaben wird vom Freistaat Thüringen unter der Nummer 2025 VFE 0095 gefördert und durch Mittel der Europäischen Union im Rahmen des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) kofinanziert.

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Kofinanziert von der EU