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In die­ser Woche wur­de das ers­te über­re­gio­na­le Zen­trum für Quan­ten­pho­to­nik an den Stand­or­ten der Uni­ver­si­tä­ten Ulm, Stutt­gart und Jena eröff­net. Das von der Carl-Zeiss-Stif­tung mit 12 Mil­lio­nen Euro geför­der­te Cen­ter soll rund 50 Wissenschaftler:innen eine dis­zi­plin- und stand­ort­über­grei­fen­de Platt­form für For­schung und Aus­tausch bie­ten. Zur Eröff­nung über­reich­ten Minis­te­rin The­re­sia Bau­er und Minis­ter Wolf­gang Tie­fen­see in Stutt­gart und Jena einen Scheck über die Gesamt­för­der­sum­me an die drei Standortleiter. 

Laser, Magnet­re­so­nanz­to­mo­gra­fie und Halb­lei­ter sind Tech­no­lo­gien aus der Quan­ten­phy­sik, die bereits heu­te unser Leben prä­gen. Die Poten­zia­le von Quan­ten­tech­no­lo­gien im Bereich Kom­mu­ni­ka­ti­on, Com­pu­ting, Sen­so­rik und Bild­ge­bung beherr­schen tech­no­lo­gi­sche Zukunfts­de­bat­ten. Um die­se Poten­zia­le nut­zen zu kön­nen, wer­den über­re­gio­na­le Platt­for­men benö­tigt, die unter­schied­li­che Exper­ti­sen zusam­men­füh­ren. „Quan­ten­tech­no­lo­gien haben das Poten­zi­al, Inno­va­ti­ons­fel­der ent­schei­dend vor­an­zu­brin­gen. Um im inter­na­tio­na­len Wett­be­werb eine Spit­zen­po­si­ti­on ein­zu­neh­men, müs­sen wir über­re­gio­na­le Struk­tu­ren schaf­fen, um unser Wis­sen zu tei­len“, ist Minis­te­rin The­re­sia Bau­er, Vor­sit­zen­de der Stif­tungs­ver­wal­tung der Carl-Zeiss-Stif­tung überzeugt.

Die Pho­to­nik stellt im Bereich der Quan­ten­wis­sen­schaft eine Schlüs­sel­tech­no­lo­gie dar: Pho­to­nen die­nen als Sen­sor­ele­men­te, Daten­über­mitt­ler und Quan­ten­sys­te­me. Die Ver­net­zung aus Quan­ten­tech­no­lo­gien und Pho­to­nik bil­det das Fun­da­ment des Carl-Zeiss-Stif­tung Cen­ters QPho­ton an den Stand­or­ten Jena, Stutt­gart und Ulm. Ziel ist die Ent­wick­lung einer neu­en Genera­ti­on von Bild­ge­bungs- und Sen­sor­tech­no­lo­gien, die auf Quan­ten­wis­sen­schaf­ten basie­ren. Sie sol­len höhe­re Sen­si­ti­vi­tä­ten und eine schnel­le­re Daten­ver­ar­bei­tung ermög­li­chen. Durch die Ver­bin­dung der drei Stand­or­te wird die Quan­ten­pho­to­nik von der Grund­la­gen­for­schung bis zur Anwen­dung wei­ter vor­an­ge­trie­ben. Die jewei­li­gen Stär­ken in den Quan­ten­tech­no­lo­gien mit Ato­men, Fest­kör­pern, supra­lei­ten­den Mate­ria­li­en und Pho­to­nen ergän­zen sich und ermög­li­chen eine geziel­te För­de­rung des wis­sen­schaft­li­chen Nach­wuch­ses. „Das CZS Cen­ter QPho­ton bie­tet eine viel­ver­spre­chen­de For­schungs­platt­form, um inno­va­ti­ve Ansät­ze im Bereich Bild­ge­bung, Sen­so­rik und Infor­ma­ti­ons­ver­ar­bei­tung zu ver­net­zen. Quan­ten­pho­to­nik ist dabei eine der rele­van­tes­ten Schlüs­sel­tech­no­lo­gien“, erklärt Minis­ter Wolf­gang Tie­fen­see, Mit­glied der Stif­tungs­ver­wal­tung der Carl-Zeiss-Stiftung.

Im CZS Cen­ter QPho­ton wird die­ses Ziel in drei Inno­va­ti­ons­be­rei­chen stand­ort­über­grei­fend vor­an­ge­trie­ben: Sen­sor­tech­no­lo­gien zur Kon­trol­le von Quan­ten­sys­te­men, Quan­ten­tech­no­lo­gien für Quan­ten-Bild­ge­bungs­ver­fah­ren und Quan­ten-basier­te Informationsverarbeitung.

Im Bereich Sen­sor­tech­no­lo­gien zur Kon­trol­le von Quan­ten­sys­te­men fokus­sie­ren sich die Wissenschaftler:innen auf die Erfor­schung und Ent­wick­lung von hoch­sen­si­ti­ven Sensoren.
„Quan­ten­sys­te­me, wie sie gegen­wär­tig schon für Anwen­dun­gen z.B. beim Quan­ten­com­pu­ting ein­ge­setzt wer­den, reagie­ren extrem emp­find­lich auf äuße­re Stö­run­gen“, erklärt Prof. Dr. Joa­chim Anker­hold, Stand­ort­lei­ter des CZS Cen­ter QPho­ton Ulm. Um die­se Sys­te­me aber ziel­ge­rich­tet erfor­schen und nut­zen zu kön­nen, müs­sen sie nicht nur gemes­sen, son­dern auch mani­pu­liert wer­den. „Hier set­zen neu­es­te und zukünf­ti­ge Ver­fah­ren der Sen­so­rik an: sie grei­fen in die Quan­ten­me­cha­nik der Sys­te­me nur mini­mal ein, lie­fern aber auf der ande­ren Sei­te hoch­prä­zi­se Infor­ma­tio­nen über deren tat­säch­li­che Quan­ten­ei­gen­schaf­ten und Quan­ten­zu­stän­de“, so Anker­hold wei­ter. Die­se Infor­ma­tio­nen bil­den wie­der­um die Grund­la­ge zur Kon­trol­le und geziel­ten Beein­flus­sung, bei­spiels­wei­se bei der Feh­ler­kor­rek­tur bei Quan­ten­com­pu­tern oder der Opti­mie­rung von Materialeigenschaften.

Im Bereich Quan­ten­tech­no­lo­gien für Quan­ten-Bild­ge­bungs­ver­fah­ren sol­len unter ande­rem ers­te Anwen­dun­gen wie Quan­ten­mi­kro­sko­pie im Bereich der Lebens­wis­sen­schaf­ten ent­wi­ckelt wer­den. Durch die genaue Bestim­mung der Lage und Beschaf­fen­heit von Mole­kü­len kön­nen bei­spiels­wei­se neue Anwen­dun­gen bei der Krebs­the­ra­pie erforscht wer­den. „Um quan­ten­me­cha­ni­sche Bits aus­zu­le­sen, wer­den meist opti­sche Metho­den ein­ge­setzt. Die Güte zu ver­bes­sern bzw. Feh­ler­ra­ten zu redu­zie­ren ist eine Auf­ga­be in Quan­ten­bild­ge­bungs­ver­fah­ren. Aber auch ande­re pho­to­emp­find­li­che Objek­te kön­nen z.B. durch ver­schränk­te Pho­to­nen­paa­re in unter­schied­li­chen Spek­tral­be­rei­chen stö­rungs­frei­er nach­ge­wie­sen wer­den“, erklärt Prof. Dr. Til­man Pfau, Stand­ort­lei­ter des CZS Cen­ter QPho­ton Stuttgart.

Die Ent­wick­lung von Metho­den der Daten- und Signal­ver­ar­bei­tung sowie spe­zi­fi­scher pho­to­ni­scher Hard­ware für den Ein­satz im Quan­ten­com­pu­ting steht im Mit­tel­punkt des Inno­va­ti­ons­be­reichs Quan­ten-basier­te Infor­ma­ti­ons­ver­ar­bei­tung. „Einer­seits kann die Quan­ten­in­for­ma­ti­ons­ver­ar­bei­tung genutzt wer­den, um Rechen­auf­ga­ben zu meis­tern, bei denen selbst moderns­te Hoch­leis­tungs­com­pu­ter schei­tern. Ande­rer­seits geht es auch dar­um, auf neu­ar­ti­ge Wei­se Infor­ma­tio­nen von phy­si­ka­li­schen Sys­te­men zu gewin­nen, die mit klas­si­schen Ansät­zen nicht zugäng­lich sind und die­se zu über­tra­gen“, erklärt Prof. Dr. Andre­as Tün­ner­mann, Stand­ort­lei­ter des CZS Cen­ter QPho­ton an der Uni­ver­si­tät Jena. Zusam­men mit dem Jena­er Fraun­ho­fer Insti­tut für Ange­wand­te Optik und Fein­me­cha­nik befasst sich das neue Zen­trum in die­sem Zusam­men­hang mit der Iden­ti­fi­ka­ti­on kon­kre­ter Quan­ten­mehr­wer­te für die Wirtschaft.

Ins­ge­samt rund 50 Wissenschaftler:innen sol­len im CZS Cen­ter QPho­ton gemein­sam in den drei Inno­va­ti­ons­fel­dern for­schen. Neben den For­schungs­ko­ope­ra­tio­nen pro­fi­tie­ren die Wissenschaftler:innen von gemein­sa­men Gast­vor­trä­gen, Semi­na­ren und Work­shops. Stand­ort­über­grei­fen­de Ver­an­stal­tun­gen und Fort­bil­dungs­mög­lich­kei­ten run­den das Ange­bot ab.

Minis­te­rin The­re­sia Bau­er (2te v.r.) über­reicht den Scheck an Prof. Dr. Man­fred Bisch­off (2ter v.l.), Prof. Dr. Til­man Pfau (links) und Prof. Dr. Joa­chim Anker­hold – © Jan Poten­te, Carl-Zeiss-Stiftung

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#FokusTransfer https://fokustransfer.de/zweite-foerderrunde-innovative-hochschule/
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Quelle @h_da
✍️@HolgerMauelsha1

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