Quantentechnologie – ein Innovationstreiber für die Industrie?

Die Quantenforschung hat in den letzten Jahren beachtliche Fortschritte erreicht. Erste quantentechnologische Systeme bahnen sich bereits ihren Weg in die Industrie. Zur Stärkung der Zusammenarbeit zwischen Forschung und Industrie luden die Fraunhofer-Institute IAF, IPM und IWM am 4. Juni zum Industrieworkshop »Quantentechnologie« ein. Durch den intensiven Austausch zwischen Wissenschaft und Industrie sollen Erkenntnisse aus der Quantenforschung schneller in marktfähige Technologien überführt werden.  

Über 70 Vertreter aus Forschung und Industrie nahmen an der Veranstaltung teil und tauschten Erkenntnisse, Vorhaben und Ideen zu den Themen Quantensensorik, Quantenimaging und Quantencomputing aus. Sowohl große Unternehmen, wie Bosch, IBM und Endress+Hauser, als auch mehrere internationale Start-Ups zeigten großes Interesse an einem Dialog mit der Wissenschaft zu den Zukunftsthemen.

Quantensensorik

Die Fraunhofer-Gesellschaft verfügt über weitreichende Expertise auf dem Gebiet der Quantenforschung und leistet bereits einen wesentlichen Beitrag zur Entwicklung quantentechnologischer Systeme. Die drei Freiburger Fraunhofer-Institute IAF, IPM und IWM haben sich zum Ziel gesetzt, die Quantensensorik aus dem Labor in die Anwendungen zu bringen. Dafür entwickeln die Institute derzeit Quantenmagnetometer für industrielle Anwendungen. Mit diesen hochempfindlichen Mess-Systemen soll der Weg für vielfältige neue Anwendungen jenseits der aktuellen technischen Möglichkeiten in der Nanoelektronik, Medizintechnik, Prozessanalyse und Materialkontrolle geebnet werden. Gleichzeitig wird das Thema Quantensensorik auch in der Industrie vorangetrieben – mehrere Start-Ups arbeiten an der Entwicklung von quantensensorischen Systemen, wie etwa  Qnami aus Basel oder QZabre aus Zürich, während auch große Unternehmen wie Bosch sich intensiv mit Quantensensorik und Quantencomputing auseinandersetzen. Dr. Janine Riedrich-Moeller, die den Großkonzern bei dem Workshop vertrat, sieht eine starke Kooperation zwischen Wissenschaft und Wirtschaft als Voraussetzung für Fortschritt und für die Überführung von zukunftsfähigen Quantentechnologien aus dem Labor in die Industrie.

Quantum Imaging mit großem Potential

Quantum Imaging bezeichnet ein neues Teilgebiet der Quantenoptik, das Quanteneffekte nutzt, um Objekte mit einer höheren Auflösung abzubilden, als es mit der klassischen Optik möglich ist. Quantum Imaging ermöglicht zudem, in der Spektroskopie Bereiche wie das Mittelinfrarot mittels preiswerter optischer Komponenten im Nahinfraroten zu erschließen. »Es ist ein junges Forschungsfeld, das enormes Potential für die Bildgebung und Spektroskopie verspricht«, erklärte Dr. Frank Kühnemann vom Fraunhofer IPM.

Wettforschen um den Quantencomputer

Im Bereich des Quantum Computing findet derzeit ein weltweites Wettforschen statt. In den meisten großen Nationen wird in hohem Maße in die Forschung und Entwicklung von Quantencomputern investiert. Um die Datensouveränität in Deutschland und Europa sicherzustellen, ist es unabdingbar, dass die europäische Wissenschaft gemeinsam mit der Industrie an dem Thema arbeitet. Nur so lassen sich die Herausforderungen, die das fehleranfällige System bislang noch mit sich bringt, überwinden: »Wir in Europa müssen unsere Erkenntnisse im Bereich Quanten Computing weiterentwickeln – und das schnell«, lautete das Fazit von Dr. Thomas Soddemann von Fraunhofer SCAI.

Die stetig steigenden Datenraten erfordern derzeit den Einsatz von Supercomputern, die wiederum extrem viel Energie verbrauchen. Der einzige Weg, den Energieverbrauch zu senken und gleichzeitig mehr Daten zu verarbeiten, sei der Quantencomputer, folgerte Ingolf Wittmann von IBM Deutschland. IBM gilt als Pionier im Bereich Quantum Computing. Das Unternehmen hat bereits den ersten kommerziell nutzbaren Quantencomputer entwickelt und stellt diesen mit derzeit 20 Bits in ihrem Q Network über 100.000 Nutzern zur Verfügung. Gleichzeitig forscht IBM intensiv an der Weiterentwicklung des Systems.

Sowohl in der Forschung als auch in der Industrie gibt es derzeit viele Erkenntnisse, Entwicklungen und Visionen im Bereich der Quantentechnologien. Die Fraunhofer-Gesellschaft sieht sich dabei als starker Partner, um umfassende Systemlösung für die Zukunftsthemen zu erarbeiten und die Grundlagenforschung möglichst schnell in industrielle Anwendungen zu überführen. Der Erfolg des Workshops zeigt die Aufbruchsstimmung im Bereich der Quantentechnologien, die derzeit in Deutschland herrscht. Dabei ist die Kooperation zwischen der Forschung und Industrie unerlässlich, um weltweit wettbewerbsfähig zu bleiben und Technologien auf höchstem Niveau zu entwickeln. Das Format des Industrieworkshops hat die Teilnehmer überzeugt und soll zukünftig eine regelmäßige Plattform für Austausch und Diskussion bieten, um den Transfer innovativer Forschung in marktfähige Produkte zu befördern.