Einzelne Photonen als Normal: PTB und NIST maßen dieselbe Quantenpunkt-Quelle mit nahezu übereinstimmenden Ergebnissen
Die PTB beschrieb am 31. August 2026 einen Vergleich, bei dem das deutsche und das US-amerikanische Metrologieinstitut dieselbe Einzelphotonenquelle mit unterschiedlichen Methoden maßen und sehr nahe beieinanderliegende Ergebnisse erhielten. Laut PTB ist das ein wichtiger Schritt zu einem gemeinsamen Normal, mit dem sich Quellen vergleichen und Einzelphotonendetektoren kalibrieren ließen.
- Die Quelle beruht auf einem InGaAs-Quantenpunkt in einer Mikro-Mesa. Laut der Veröffentlichung in Applied Physics Letters (Dezember 2024) liefert sie einen maximalen Fluss von (2,74 ± 0,03) × 10⁶ Photonen pro Sekunde bei einer Wellenlänge von (929,7 ± 0,1) nm, die Mehrphotonenunterdrückung beträgt g⁽²⁾(0) = 0,22 ± 0,02.
- Entscheidende Kenngröße war, wie oft die Quelle „versehentlich“ zwei Photonen gleichzeitig emittiert. Trotz unterschiedlicher Methoden lagen die Ergebnisse beider Institute sehr nah beieinander, und die Quelle blieb nach der Reise in die USA und zahlreichen Kühlzyklen stabil; der Chip lässt sich in jedes Kryosystem einbauen, was Ringvergleiche erleichtert.
- Die PTB merkt an, dass die Reinheit dieser Quelle noch nicht ganz zufriedenstellend war – manchmal kamen zwei oder mehr Photonen gleichzeitig heraus – und dass sie inzwischen bessere Quellen hat; zudem arbeitet sie mit Universitäten zusammen und vermisst deren Photonenemitter.
- Einzelne Photonen tragen Information in Quantenkommunikation und -kryptografie, und der Nachweis kleinster Lichtmengen wird u. a. in der Fluoreszenzmikroskopie, bei der präzisen Entfernungsmessung für autonome Fahrzeuge und in empfindlichen Kameras gebraucht. Eine Normalquelle würde es ermöglichen, andere Quellen zu bewerten und Detektoren genauer zu kalibrieren.
Quelle: PTB — Einzelne Lichtteilchen für die Quantentechnologie-Industrie (31.08.2026)