Quantum Ghost Imaging (Leitprojekt QUILT)

Fernerkundung mittels verschränkter Photonen

Quantum-Ghost-Imaging-Aufbau.
© Fraunhofer IOSB, indigo
Quantum-Ghost-Imaging-Aufbau am IOSB: Ein spezieller Kristall (r.) erzeugt aus Laserlicht verschränkte Photonenpaare; der sichtbare Anteil wird mit einem Silizium-Chip (l.) räumlich aufgelöst detektiert.
© Fraunhofer IOSB
Prinzipielle Funktionsweise des Quantum Ghost Imaging

Kurzbeschreibung des Projekts

Etablierte Anwendungen der Quantenmechanik wie Halbleiter, LEDs oder Laser beruhen auf kollektiven Quantenzuständen. Mittlerweile können aber auch einzelne Quantenzustände gezielt präpariert und genutzt werden. Dieser »zweiten Quantenrevolution« werden ebenfalls disruptive Veränderungen in Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft zugetraut. Neben dem vieldiskutierten Quantum Computing werden etwa auch neuartige Detektions- und Abbildungsverfahren möglich. Darum geht es im Leitprojekt QUILT – Quantum methods for advanced imaging solutions.

Projektziele

Ziel von QUILT ist, bislang eher akademische Konzepte, wie sich verschränkte Photonenpaare für Abbildungszwecke nutzen lassen, zu anwendungsnahen Technologiedemonstratoren weiterzuentwickeln. Ein solches Konzept ist das Quantum Ghost Imaging. Die Idee, einfach ausgedrückt: Detektiert man das eine Photon eines verschränkten Paares, erfährt man dadurch etwas über das andere; dabei können die beiden Photonen unterschiedliche Wellenlängen haben. Speziell am Fraunhofer IOSB steht dabei das perspektivische Ziel im Fokus, Abbildungen über größere Strecken, also weit jenseits eines Labortischs, zu realisieren.

Perspektive

Mittels Quantum Ghost Imaging ist es prinzipiell möglich, eine Szene mit Infrarotlicht zu beleuchten (das gegenüber Störeinflüssen der Atmosphäre relativ unempfindlich ist), während man für die Detektion im bildgebenden Sensor den dafür weit besser geeigneten sichtbaren Bereich nutzt. So lassen sich die Vorteile zweier Spektralbereiche in einem System vereinen, um klassische Bildgebung qualitativ zu übertreffen.  

 

Projektpartner

Ergänzt wird die wissenschaftliche Expertise und Marktkenntnis der QUILT-Bündnispartner durch die Kompetenz weltweit führender quantentechnologischer Einrichtungen wie dem Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI) der österreichischen Akademie der Wissenschaften und dem Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts (MPG MPL).  

Abteilung Optronik des Fraunhofer IOSB

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Weitere Informationen

Projektdauer: 2017-2021

Fördergeber: Fraunhofer-Gesellschaft

Mit ihren Leitprojekten setzt die Fraunhofer-Gesellschaft strategische Schwerpunkte, um konkrete Lösungen zum Nutzen für den Standort Deutschland zu entwickeln.