Die fortschreitende Digitalisierung und globale Vernetzung beruhen auf der Mikroelektronik. Über Jahrzehnte folgte deren Entwicklung dem Moore’schen Gesetz, das eine stetige Miniaturisierung und Leistungssteigerung vorhersagte. Inzwischen sind Bauelemente jedoch im Nanometerbereich angekommen, in dem quantenmechanische Effekte das klassische Skalierungskonzept grundlegend begrenzen.

Quanteninformationsverarbeitung setzt genau an diesen Effekten an. Ziel ist es, quantenmechanische Eigenschaften gezielt zu nutzen, um für bestimmte Problemklassen – etwa Faktorisierung, Datenbanksuche oder quantenchemische Simulationen – erhebliche Geschwindigkeitsvorteile zu erzielen. Zu den derzeit intensiv erforschten Plattformen zählen supraleitende Schaltkreise, gefangene Ionen, Festkörperdefekte und photonische Systeme. Letztere sind besonders attraktiv, da sie mit raumtemperaturtauglicher Photonik kompatibel sind und einzelne Photonen als Informationsträger nutzen.

Zentrale Bausteine photonischer Quantentechnologien sind Einzelphotonenquellen. Sie spielen nicht nur für das Quantenrechnen, sondern auch für Quantenkryptographie und weitere Anwendungen der Quanteninformation eine Schlüsselrolle. Als leistungsfähig gelten derzeit Halbleiter-Quantenpunkte, die Photonen mit hoher Reinheit und Ununterscheidbarkeit emittieren, jedoch meist bei tiefen Temperaturen um 4 Kelvin betrieben werden müssen. Einzelatom-Emitter erfordern komplexe Fallen und weisen häufig eine geringe integrierte Photonenausbeute auf.

Vor diesem Hintergrund rücken einfache, festkörperbasierte Quantenemitter zunehmend in den Fokus der Forschung. Das Teilprojekt NOA (C2) untersucht solche Systeme mit optischen Nahfeldmethoden auf der Nanoskala. Ziel ist es, die Emissionseigenschaften einzelner Quantenemitter räumlich hochaufgelöst zu charakterisieren und Wechselwirkungen zwischen Licht und Materie jenseits der Beugungsgrenze zu analysieren. Damit leistet das Projekt einen Beitrag zum grundlegenden Verständnis und zur gezielten Optimierung von Quantenemittern für zukünftige photonische Quantentechnologien.

Das Projekt C2 ist ein Teilprojekt des DFG-Sonderforschungsbereich 1375/2 NOA und wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) unter der Projektnummer 398816777 gefördert.