Quantensysteme

Das Fraunhofer IAF erforscht und entwickelt innovative, industrietaugliche Verfahren und Anwendungen auf Basis von Quantensensoren und Quantencomputern, um das große Potenzial der Quantentechnologien nutzbar zu machen.

Am Fraunhofer IAF erforschen wir aufbauend auf Materialien wie synthetischem Diamant und SiC Komponenten sowie Systeme für Anwendungen in der Quantensensorik und im Quantencomputing. Wir treiben auch die Systemintegration der Komponenten voran und erarbeiten Hard- sowie Softwarelösungen für Quantensysteme der zweiten Generation. 

Um den Transfer der Quantentechnologien in die Praxis zu fördern und die Integration von Quantensystemen in Industrieprozesse zu erleichtern, arbeiten wir daran, Quantencomputer und Quantensensoren für konkrete Anwendungen zu optimieren, wie beispielsweise in der Quantenchemie, der Logistik und der Medizintechnik.

Kryostat eines  On-Wafer-Prober
© Fraunhofer IAF

NV-Diamant-Probe
© Fraunhofer IAF

Am Fraunhofer IAF forschen wir im Bereich der spintronischen und supraleitenden Qubits für das Quantencomputing. Unser Ziel ist es, Fortschritte in der Performance von verschränkten Qubits und Quantenspeichern beizusteuern, mit neuartiger Quanten-Hardware die erreichbaren Rechenzeiten von Quantencomputern zu erhöhen und ihre Fehlerraten zu reduzieren. Dazu entwickeln die Forschenden am Fraunhofer IAF Halbleiterprozesse für quantentechnologische Bauteile, wie etwa photonische Diamantbauteile. treiben die Erzeugung von Stickstoff-Vakanzzentren für spin-basiertes Quantencomputing voran.

Darüber hinaus entwickeln wir mit unseren Partnern anwendungsorientierte Quantenalgorithmen in einem Software-Hardware-Co-Design Ansatz. Dabei wird neben der Weiterentwicklung und Optimierung von Algorithmik für verschiedene Hardware-Plattformen auch Benchmarking durchgeführt.

Durch die umfassenden Kompetenzen im Bereich des Quantencomputings wird am Fraunhofer IAF Pionierforschung in der Quantensimulation, der kombinatorischen Optimierung, der Quantenkommunikation sowie dem Quantenmaschinenlernen betrieben.

Erfahren Sie mehr über unsere Forschung und Entwicklung im Quantencomputing.

 

Aktuelle Forschungsprojekte im Bereich Quantencomputing

 

SPINNING – Quantencomputer auf Basis von Spin-Qubits in Diamant

 

AI4QT – Künstliche Intelligenz für Quantentechnologien

 

ARCTIC – Fortgeschrittene Forschung zu kryogenen Technologien für innovatives Computing

 

Qu-Pilot – Europäische Pilotproduktionskapazitäten für Quantentechnologien

 

Qu-Test – Europäische Testbeds für Quantentechnologien

Foto des Weitfeld-Magnetometer-Aufbaus am Fraunhofer IAF
© Fraunhofer IAF
Das am Fraunhofer IAF entwickelte Weitfeld-Magnetometer bietet einen einzigartigen Kompromiss zwischen räumlicher Auflösung und Messgeschwindigkeit.

Die Optimierung komplexer elektronischer Schaltkreise, die Sichtbarmachung einzelner Bits in elektronischen Speichermedien oder ein Blick in die winzigen Magnetfelder von Herz und Gehirn zur Verbesserung der medizinischen Diagnostik – diese Ziele verfolgen wir am Fraunhofer IAF mit Hilfe der Quantensensorik.

Basierend auf Farbzentren in synthetischem Diamant, wie beispielsweise Stickstoff-Vakanz-Zentren, werden innovative Magnetometer entwickelt, die durch ihre hohe Präszision und Robustheit in der Lage sind, völlig neue Möglichkeiten zu erschließen. Am Fraunhofer IAF werden diese technologischen Ansätze für Anwendungen in der GPS-unabhängigen Navigation, den Materialwissenschaften in Form von non-invasiven Werstoffprüfungen, der Qualitätskontrolle sowie in den Life Sciences erforscht und entwickelt.

Erfahren Sie mehr über unsere Forschung und Entwicklung in der Quantensensorik.

Aktuelle Forschungsprojekte im Bereich Quantensensorik

 

NeuroQ – Mit Diamant-Sensoren neurale Exoskelette präziser steuern

 

AMADEUS – Förderung der Markteinführung von Quantensensoren auf Basis von Diamant

Netzwerk und Partner

Um das Quantencomputing und die Quantensensorik in Deutschland zum Erfolg zu führen, bedarf es nationaler und internationaler sowie interdisziplinärer Kooperation. Daher vernetzt sich das Fraunhofer IAF aktiv mit zahlreichen Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft. 

Im Bereich der Quantensysteme pflegt das Fraunhofer IAF Kontakt mit über 60 Organisationen aus Forschung und Industrie und kann auf verschiedene Netzwerke zugreifen. 

 

Kompetenzzentrum Quantencomputing

Das Fraunhofer IAF koordiniert gemeinsam mit dem Fraunhofer IAO das »Kompetenzzentrum Quantencomputing Baden-Württemberg« (KQCBW). 

 

QuantumBW

Das Fraunhofer IAF ist Teil der Geschäftsstelle von QuantumBW, der Landesinitiative für Quantentechnologien in Baden-Württemberg.

 

Quantum Sensing Hub Freiburg

Im Quantum Sensing Hub Freiburg konzentrieren die drei Institute Fraunhofer IAF, IPM und IWM ihre Forschungsinfrastruktur und Expertise.

Eine Auswahl unserer Industriepartner

  • Advantest Europe GmbH
  • Airbus Defence and Space GmbH
  • Attocube Systems AG
  • BASF SE
  • Bausparkasse Schwäbisch Hall AG
  • Cynora GmbH
  • Diamond Materials GmbH
  • Evatec Europe GmbH
  • HQS Quantum Simulations GmbH
  • JoS Quantum GmbH 
  • IBM Deutschland GmbH
  • Q.ANT GmbH
  • Quantum Brilliance
  • Robert Bosch GmbH
  • Siemens Energy Global
  • ...

Eine Auswahl unserer Wissenschaftspartner

  • Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
  • Duale Hochschule Baden-Württemberg, Ravensburg
  • Eberhard Karls Universität Tübingen
  • Forschungszentrum Jülich
  • FZI Forschungszentrum Informatik
  • Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
  • University of Colorado Boulder
  • Universität Konstanz
  • Universität Leipzig
  • Universität Stuttgart
  • Universität Ulm

Weitere Netzwerke

Netzwerke aus dem Quantentechnologie-Ökosystem des Fraunhofer IAF:
 
  • Fraunhofer Kompetenznetzwerk Quantencomputing
  • Bitkom
  • Deutsche Physikalische Gesellschaft
    (DPG)
  • European Photonics Industry Consortium (EPIC) 
  • iQuSense
  • Quantum Business Network (QBN)

Eine Übersicht, in welchen weiteren Verbünden und Clustern das Fraunhofer IAF vertreten ist, erhalten Sie hier:

Stimmen aus dem Netzwerk

»Ich bin bereits vier Jahre Kuratoriumsmitglied und verfolge mit großem Interesse, wie sich das IAF zu einem Zentrum für Quantentechnologien in Deutschland entwickelt.«

Prof. Dr. Jörg Wrachtrup, 
3. Physikalisches Institut, Universität Stuttgart

»Deutschland hat enorme Fähigkeiten im Quantencomputing, aber keine Organisation, keine Forschungsgruppe und kein Land kann das alleine schaffen. Kooperation ist immer das Schlüsselelement.«

Prof. Dr. Tommaso Calarco, Institutsleiter Quantum Control, Forschungszentrum Jülich

»Unser Team an der Universität Ulm entwickelt mit dem Fraunhofer IAF eine Quantensensorplattform basierend auf Diamant, die in der Lage ist, unter Umgebungsbedingungen zu funktionieren und eine Präzision zu erreichen, die den Nachweis des Magnetfelds des Gehirns ermöglicht.«

Prof. Dr. Fedor Jelezko, Institutsdirektor Quantenoptik, Universität Ulm

»Die gezielte Nutzung von Quanteneffekten öffnet das Tor zu physikalischen Sensoren, die verläßlicher, genauer und mit höherer Ortsauflösung messen. Ich verspreche mir, dass wir mit bisher unerreichter Qualität Materialien charakterisieren und die Leistungsfähigkeit von Bauelementen verbessern.«

Prof. Dr. Maximilian Fleischer, Chief Key Expert, Siemens Energy Global

»Die Vereinbarung mit der Fraunhofer-Gesellschaft, das erste unserer Systeme außerhalb der USA in Deutschland zu installieren und der Organisation zur Verfügung zu stellen, ermöglicht, die Technologie und entsprechende Kompetenzen in Deutschland und in ganz Europa weiterzuentwickeln.«

Dr. Heike Riel, Head Science & Technology, IBM Research

»Um unser Wissen auf dem Gebiet der Quantensensoren auszubauen, setzen wir auf ein Kooperationsnetzwerk führender Forschungseinrichtungen Europas. Die technologischen Fähigkeiten des Fraunhofer IAF stellen dabei ein Schlüsselelement dar.«

Dr. Thierry Debuisschert, Research & Technology, Thales 

Highlights aus der Presse

 

Pressemitteilung / 18.11.2024

Erster Quantum Brilliance Raumtemperatur-Quantenbeschleuniger in Europa

Fraunhofer IAF baut Infrastruktur zur Quantenforschung aus

 

Pressemitteilung / 24.10.2024

Große Entwicklungserfolge bei Quantencomputern auf Basis von Spin-Photonen und Diamant

Konsortium präsentiert Zwischenergebnisse des BMBF-Projekts »SPINNING« 

 

Pressemitteilung / 8.6.2022

Wegweisende Quantencomputer-Forschung in Baden-Württemberg wird fortgesetzt

Kompetenzzentrum Quantencomputing Baden-Württemberg: Transferprojekt »KQCBW2024« gestartet

 

Pressemitteilung / 12.8.2024

EU-Projekt bündelt Kräfte auf dem Weg zur Ära der skalierbaren Quantenprozessoren

Fraunhofer IPMS und IAF arbeiten mit 34 europäischen Partnern im Projekt »ARCTIC«

 

Pressemitteilung / 4.4.2024

Mit Halbleiter-Scheibenlasern zum Quanteninternet

Fraunhofer IAF erzielt mit Scheibenlaser für Quantenfrequenzkonverter Bestwert in der Ausgangsleistung.

 

Pressemitteilung / 23.1.2024

Quantenmagnetometer erkennen frühzeitig kleinste Materialdefekte

Fraunhofer-Leitprojekt »QMag« erfolgreich abgeschlossen

Weitere Informationen

Quantenjahr 2025

100 Jahre sind erst der Anfang... Erfahren Sie mehr über das Jahr der Quantentechnologien 2025, das die Deutsche Physikalische Gesellschaft (DPG) initiiert hat. 

Wissenschaftliche Publikationen

Unsere aktuellsten wissenschaftlichen Publikationen finden Sie unter folgendem Link:

Unser Leistungsangebot

Unser Leistungsangebot zum Bereich der »Quantensysteme« am Fraunhofer IAF finden Sie unter dem folgenden Link.