Ein internationales Team von namhaften Wissenschaftler*innen um den Paderborner Physiker Prof. Dr. Klaus J?ns hat einen umfassenden ?berblick über das Potenzial, die globalen Perspektiven und die Hintergründe sowie Grenzen der integrierten Photonik zusammengestellt. Das Paper – eine Roadmap für integrierte photonische Schaltkreise für Quantentechnologien – wurde nun vom renommierten Fachjournal Nature Reviews Physics ver?ffentlicht. Die ?bersichtsarbeit erl?utert zugrundeliegende Technologien, stellt aktuelle Forschungsst?nde und zukünftige Anwendungsm?glichkeiten dar.
?Die photonischen Quantentechnologien haben in den vergangenen 20 Jahren zahleiche wichtige Meilensteine erreicht. Die Skalierbarkeit ist aber nach wie vor eine gro?e Herausforderung, um die Ergebnisse aus den Laboren für Alltagsanwendungen tauglich zu machen. Anwendungen ben?tigen oft mehr als 1000 optische Komponenten, welche alle individuell optimiert werden müssen. Allerdings k?nnen die photonischen Quantentechnologien von den parallelen Entwicklungen der klassischen photonischen Integration profitieren“, erkl?rt J?ns. Laut der Wissenschaftler*innen besteht weiterer Forschungsbedarf. ?Die integrierten Photonikplattformen, die viele Materialien, Komponentendesigns und Integrationsstrategien erfordern, bringen eine Vielzahl von Herausforderungen mit sich, insbesondere Signalverluste, die in der Quantenwelt nicht leicht kompensiert werden k?nnen“, so J?ns weiter. Die Autor*innen halten in ihrem Beitrag fest, dass der komplexe Innovationszyklus für integrierte photonische Quantentechnologien nicht nur Investitionen und die L?sung besonderer technologischer Herausforderungen erfordert, sondern auch die Entwicklung der notwendigen Infrastruktur und den weiteren Aufbau eines ausgereiften ?kosystems. 360直播吧 kommen zu dem Schluss, dass ein zunehmender Bedarf an Wissenschaftler*innen und Ingenieur*innen mit fundierten Kenntnissen der Quantenmechanik und ihrer technologischen Anwendungen besteht.
Bei der integrierten Quantenphotonik werden klassische photonische Technologien und Bauteile für Quantenanwendungen eingesetzt. Die Integration auf Chip-Ebene ist dabei entscheidend für die Skalierung und Umsetzung von Labordemonstratoren. J?ns erkl?rt: ?Die Bemühungen im Bereich der integrierten Quantenphotonik sind breit gef?chert und beinhalten die Entwicklung von Quantenphotonik-Schaltungen, die monolithisch, hybrid oder heterogen integriert sein k?nnen. In unserem Paper er?rtern wir, welche Anwendungen in Zukunft m?glich werden k?nnten, wenn die derzeitigen Hindernisse überwunden werden.“ Die Wissenschaftler*innen geben darin einen ?berblick über die Forschungslandschaft und diskutieren das Innovations- und Marktpotenzial. Ziel ist es, weitere Forschungsf?rderungen und Forschungsarbeiten anzuregen, indem sie nicht nur die wissenschaftlichen Fragestellungen, sondern auch die Herausforderungen im Zusammenhang mit der Entwicklung der erforderlichen Fertigungsinfrastruktur und der Lieferketten für die Markteinführung der Technologien abbilden.
Den Wissenschaftler*innen zufolge sei es dringend notwendig, gro?zügig in Bildung zu investieren, um die n?chste Generation von Ingenieur*innen auf dem Gebiet der integrierten Photonik für Quantentechnologien auszubilden. Dazu J?ns: ?Unabh?ngig von der Art der Technologie, die in kommerziellen Quantenger?ten zum Einsatz kommen wird, sind die zugrunde liegenden Prinzipien der Quantenmechanik dieselben. Wir gehen davon aus, dass der Bedarf an Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern sowie an Ingenieurinnen und Ingenieuren mit fundierten Kenntnissen sowohl der Quantenmechanik als auch ihrer technologischen Anwendungen steigen wird. Investitionen in die Ausbildung der n?chsten Generation werden dazu beitragen, die wissenschaftlichen und technologischen Grenzen zu überwinden.“
Das Paper ist zu lesen unter: https://rdcu.be/cDLza (free access) oder unter: https://www.nature.com/articles/s42254-021-00398-z
