Unser Verständnis der Welt hängt in hohem Maße davon ab, wie wir die Materialien, aus denen sie besteht, und ihre Wechselwirkungen verstehen. Jüngste Fortschritte in der Materialwissenschaft haben unsere Fähigkeit zum Nachweis chemischer Substanzen erheblich verbessert und die Palette der möglichen Anwendungen erweitert.
Selbst das beste bestehende Gerät – das Fourier-Transformations-Infrarotspektrometer (FTIR) – verwendet ein Heizelement als Lichtquelle. Das daraus resultierende Detektorrauschen im Infrarotbereich schränkt die Empfindlichkeit der Geräte ein, und die physikalischen Eigenschaften behindern die Miniaturisierung.
Nun hat ein Forscherteam unter der Leitung der Universität Kyoto dieses Problem durch den Einbau einer Quantenlichtquelle gelöst. Ihre innovative ultrabreitbandige, quantenverschränkte Quelle erzeugt einen relativ breiteren Bereich von Infrarotphotonen mit Wellenlängen zwischen 2 μm und 5 μm. Damit lassen sich Spektren für verschiedene Zielproben realisieren, darunter harte Feststoffe, Kunststoffe und organische Lösungen1Quantum Mechanics Meets Materials Science: A Revolutionary Approach to Molecular Identification.
Das vom Forscherteam unabhängig entwickelte Chirp-Quasi-Phasenanpassungsgerät erzeugt quantenverschränktes Licht, indem es das Chirpen – die schrittweise Änderung der Polarisationsumkehrperiode eines Elements – nutzt, um Quantenphotonenpaare über eine große Bandbreite zu erzeugen.
In der Verbesserung der Empfindlichkeit der Quanteninfrarotspektroskopie2Vgl. dazu: Optische Quantentechnologien und der Entwicklung der Quantenbildgebung im Infrarotbereich sehen die Forscher einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung echter Quantentechnologien.