Licht aus dünnster Schicht

Prof. Dr. Maria Chekhova erforscht die Grundlagen photonischer Quantentechno­logien. Für ihre Arbeit hat die Experimentalphysikerin einen mit 2,5 Millionen Euro dotierten Advanced Grant des Europäischen Forschungsrates (ERC) erhalten.

Frau Prof. Chekhova, woran forschen Sie?

Ich befasse mich mit der Quantenoptik. Meine Arbeitsgruppe erzeugt verschiedene Arten von nicht-klassischem Licht – Licht, dessen Eigenschaften sich nicht mit der klassischen Optik beschreiben lassen und das für photonische Quantentechnologien von Nutzen ist: Quantensensorik, Quantenmetrologie, Quantenkommunikation und Quantencomputing. Wir erzeugen zum Beispiel Paare verschränkter Photonen, „gequetschtes Licht“ sowie helles Quantenlicht, das als „gequetschtes Vakuum“ bezeichnet wird. Das ERC-Projekt zielt darauf ab, verschränkte Photonen aus ultradünnen Materialien, insbesondere Metaoberflächen, zu gewinnen. Der Hauptvorteil solcher Materialien besteht darin, dass sie multifunktional sind. Sie können beispielsweise nicht nur verschränkte Photonen erzeugen, sondern auch deren Eigenschaften verändern.

Was fasziniert Sie an diesem Thema?

In einem früheren Projekt haben wir nach einem anderen Effekt gesucht – der Aufspaltung eines Photons in drei Photonen in einem nichtlinearen Material. Dabei wurde uns klar, dass eine wesentliche Einschränkung die Impulserhaltung ist. Irgendwann haben wir herausgefunden: Wenn das nichtlineare Material extrem dünn ist, muss der Impuls nicht erhalten bleiben. Dasselbe Prinzip nutzen wir nun zur Erzeugung von Photonenpaaren. Es ist faszinierend zu beobachten, dass viele Effekte, die aus der Quantenoptik von Volumenmaterialien bekannt sind, nun auf den Bereich sehr dünner Schichten und Nanostrukturen übertragen werden. An dieser Schnittstelle zwischen Nanooptik und Quantenoptik entsteht eine Menge neuer Physik.

Was tun Sie am liebsten, wenn Sie nicht im Labor oder Büro arbeiten?

Abgesehen von den Dingen, die jeder so macht – lesen, Konzerte besuchen, Zeit mit den Kindern und Enkeln verbringen – gehe ich gerne wandern und Rad fahren. Ich reise generell gern, was ich teilweise mit meiner wissenschaftlichen Arbeit verbinden kann. Im Urlaub ist mein Lieblingsort ein kleines Dorf in Estland, in das ich jeden Sommer fahre.

Matthias Münch