Pressemitteilungen

Die Entstehung von Tumoren beginnt mit winzigen Veränderungen innerhalb einzelner Körperzellen, und bei der Leistungsfähigkeit von Batterien sind Ionenbewegungen auf kleinster Ebene entscheidend. Bisher ist die Auflösung der gängigen bildgebenden Verfahren aber zu gering, um diese Prozesse im Detail darstellen zu können. Ein Forschungsteam unter der Leitung der Technischen Universität München (TUM), der dem auch das Fraunhofer IAF gehört, hat Diamant-Quantensensoren entwickelt, die als hochauflösende Kernspintomografen eingesetzt werden könnten.

Durch intensive Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten in den vergangenen Jahren sind die Quantentechnologien auf einem guten Weg Richtung Anwendung. Das Fraunhofer IAF zeigt seine neuesten Forschungsergebnisse in den Bereichen Quantensensorik und Quantencomputing-Hardware sowie -Software bei der Erstauflage der Fachmesse Quantum Effects am 10. und 11. Oktober 2023. Fachleute aus Forschung und Forschungsmanagement präsentieren einem internationalen Publikum die Möglichkeiten der Quantentechnologien anhand von Demonstratoren, Vorträgen und Service- sowie Schulungsangeboten.

Prof. Holger Hanselka ist seit Mitte August neuer Präsident der Fraunhofer-Gesellschaft, einer der weltweit führenden Organisationen für anwendungsorientierte Forschung. Im Rahmen seines Amtsantritts besucht er sukzessive verschiedene Fraunhofer-Standorte. Die erste Station war Freiburg. Die fünf Freiburger Fraunhofer-Institute erläuterten Prof. Hanselka insbesondere die Bedeutung der Nachhaltigkeitsforschung in der »Green City«.

Das Fraunhofer IAF präsentiert neueste Fortschritte der Hochfrequenzelektronik auf Basis von III/V-Halbleitern für Mikrowellentechnologie, Hochfrequenztechnik und Radar auf der European Microwave Week 2023 (EuMW) in Berlin. Zusätzlich zum Messeauftritt ist das Freiburger Institut bei 18 Konferenzbeiträgen vertreten.

Deutschlands erste kryogene Anlage zur statistischen Qualitätsmessung von Qubit-Bauelementen auf ganzen 200- und 300-mm-Wafern hat am Fraunhofer IAF die Arbeit aufgenommen. Der On-Wafer-Prober kann Bauelemente auf Basis von Halbleiter-Quantenpunkten und -Quantentöpfen sowie Supraleitern bei Messtemperaturen unter 2 K charakterisieren. Durch den vollautomatischen Betrieb können Forschende eine quantitativ relevante Datenbasis aufbauen und die industrielle Fertigung hochwertiger Bauelemente für Quantencomputing und Quantensensorik in Europa voranbringen.

Bidirektionales Laden ermöglicht es, Elektrofahrzeuge sowohl zu laden als auch nach Bedarf zu entladen. So können E-Autos als mobile Stromspeicher dienen und zur Flexibilisierung des Energiesystems beitragen. Damit das bidirektionale Laden in der breiten Masse genutzt werden kann, erforscht ein Konsortium unter der Leitung vom Fraunhofer IAF innovative Ladetechnologien: Im kürzlich gestarteten Projekt »GaN4EmoBiL« entwickeln die Partner neue Halbleiter-, Bauelement- und Systemtechnologien für die 800-V-Klasse.

Im Fraunhofer-Leitprojekt »ElKaWe« arbeiten Forschende an der Entwicklung elektrokalorischer Wärmepumpen als Alternative zur derzeit vorherrschenden Kompressor-Technologie. Diese neuartigen Wärmepumpen versprechen eine höhere Effizienz und kommen ohne Kältemittel aus. Forschenden des Fraunhofer IAF ist nun ein Meilenstein in der Leistungselektronik gelungen: Sie haben eine ultra-effiziente Schaltungstopologie für Spannungswandler mit 99,74 Prozent elektrischem Wirkungsgrad realisiert. Dieses Ergebnis setzt weltweit Maßstäbe und ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu effizienteren Festkörper-Wärmepumpen.

Mikroskopische Bildgebung von Magnetfeldern, wie sie die Quantensensorik ermöglicht, erlaubt die Messung des einzigartigen magnetischen Fingerabdrucks von Objekten. Das öffnet in verschiedenen Branchen wie der Werkstoffprüfung oder Biomedizin die Tür für grundlegend neue Anwendungen. Eine innovative Methode mit schnellen Kamerabildern hat das Fraunhofer IAF in Form eines verbesserten Weitfeld-Magnetometers entwickelt. Das System bietet einen einzigartigen Kompromiss aus Sensitivität, Auflösung und Geschwindigkeit. Auf der LASER World of QUANTUM 2023 wird es als Teil des Quantum Sensing Hubs Freiburgs präsentiert, in dem die Institute Fraunhofer IAF, IPM und IWM ihre Kompetenzen im Bereich der Quantenmagnetometrie bündeln.

Quantenfrequenzkonverter ermöglichen es, die Frequenz bzw. Wellenlänge von Photonen gezielt zu verändern, sie verlustarm in Glasfasernetzen zu übertragen und Quantennetzwerke aufzubauen. Als Pumpquelle für hochpräzise Quantenfrequenzkonverter entwickelt das Fraunhofer IAF im BMBF-geförderten Projekt »HIFI« einmodige Halbleiter-Scheibenlaser im Wellenlängenbereich von 2 bis 2,2 µm. Auf der LASER World of PHOTONICS 2023 präsentiert das Fraunhofer IAF ein Scheibenlasermodul als Beispiel seiner optoelektronischen Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten entlang der III-V-Halbleiter-Wertschöpfungskette.

Infrarotlaser und -detektoren sind der Schlüssel zur Entwicklung von Hochleistungssystemen für die Bereiche Sicherheit und Raumfahrt. Ebenso spielen sie in der medizinischen Diagnostik, Gasanalyse und der Spektroskopie eine immer größere Rolle. Um die Forschung und Entwicklung von Infrarottechnologien voranzutreiben, treffen sich Fachleute der Branche regelmäßig beim Freiburger Infrarot-Kolloquium. Nach einer pandemiebedingten Pause nimmt die Konferenz ihren biennalen Rhythmus wieder auf: Die 45. Ausgabe des Freiburger Infrarot-Kolloquiums findet am 16. und 17. Mai 2023 am Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF in Freiburg statt.

Gemeinsam mit den Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft hat die Landesregierung das Startsignal für QuantumBW, die gemeinsame Innovationsinitiative für Quantentechnologien des Landes, gegeben und die Quantenstrategie des Landes vorgestellt.

Bei seinem Besuch des Fraunhofer IAF am 31. März 2023 sprachen der baden-württembergische Wirtschaftsstaatssekretär Dr. Patrick Rapp und der kommissarische Institutsleiter Prof. Dr. Rüdiger Quay über industrielle Chancen und Kooperationsmöglichkeiten im Bereich der Quantentechnologien. Der Besuch umfasste Führungen durch den Reinraum, den Schulungsraum Quantencomputing und das Applikationslabor Quantensensorik am Fraunhofer IAF sowie Präsentationen von Forschenden des Instituts.

Mit der Fähigkeit, unknackbare Verschlüsselungen zu realisieren, die Entwicklung künstlicher Intelligenz voranzutreiben und die Forschung nach neuen Medikamenten radikal zu beschleunigen, wird die Quantentechnologie unsere Welt revolutionieren. Am 19. und 20. April 2023 beginnt die Quantenreise in Prag mit dem Kick-off-Meeting der Projekte »Qu-Test« und »Qu-Pilot«.

Die Fraunhofer-Gesellschaft, die weltweit führende Organisation für anwendungsorientierte Forschung, unterhält in Freiburg fünf Institute mit insgesamt rund 2500 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern. Damit ist Freiburg der größte Fraunhofer-Standort in Deutschland – noch vor Berlin und Dresden. Beim Girls‘ Day am 27. April bieten die fünf Institute Mädchen Einblicke in vielfältige Forschungsgebiete – von Chemie bis Maschinenbau, von Mikrostrukturen bis Weltraumtechnik, von Erdbebensicherheit bis saubere Energie.

Als zentrales Ergebnis des Verbundforschungsprojekts »SEQUOIA« haben Fraunhofer IAO, Fraunhofer IAF und weitere Forschungspartner die Studie »Quantencomputing in der industriellen Applikation« veröffentlicht. Sie bietet einen weitreichenden Überblick und zeigt aktuelle Hard- und Softwarerealisierungen inklusive der gängigsten Algorithmen und industrieller Fallstudien.

Am 1. Oktober 2022 startete das EU-finanzierte Projekt »AMADEUS« (Advancing the MArket uptake of Diamond dEfects qUantum Sensors). »AMADEUS« ist ein industrieorientiertes Konsortium, an dem große Unternehmen, RTOs, KMUs und akademische Partner beteiligt sind. Das Projekt zielt auf die Markteinführung von Quantensensoren ab, die Stickstoff-Leerstellen (NV-Zentren) in hochreinen Diamantkristallen nutzen, eine der vielversprechendsten und marktreifsten Technologien der Quantensensorik.

Gehirn-Computer-Schnittstellen können gelähmten Menschen durch die Steuerung von Exoskeletten einen Teil ihrer Bewegungsfähigkeit zurückgeben. Von der Kopfoberfläche lassen sich komplexere Steuersignale bislang jedoch nicht auslesen, weil herkömmliche Sensoren hierfür nicht sensitiv genug sind. Dieser Herausforderung hat sich ein Verbund aus Fraunhofer IAF, Charité – Universitätsmedizin Berlin, Universität Stuttgart und weiteren Industriepartnern angenommen: Im kürzlich gestarteten Leuchtturmprojekt »NeuroQ« entwickeln die Projektpartner hochsensitive diamantbasierte Quantensensoren, die es Gelähmten ermöglichen sollen, neurale Exoskelette präziser zu steuern.

Mit einem Umfang von insgesamt mehr als 12 Millionen Euro fördert das Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus ab Jahresbeginn 2023 für 15 Monate fünf Verbundforschungsprojekte, die sich im Rahmen des zweiten Förderaufrufs des „Kompetenzzentrums Quantencomputing Baden-Württemberg“ in Zusammenarbeit mit der Fraunhofer-Gesellschaft erfolgreich beworben haben.

Das Projekt »RADIOBLOCKS«, das von JIV-ERIC koordiniert wird und an dem wichtige europäische Forschungsinfrastrukturen für die Radioastronomie beteiligt sind, hat von der Europäischen Kommission 10 Millionen Euro erhalten, um Grundbausteine für technologische Lösungen zu entwickeln, die über den Stand der Technik hinausgehen, ein breites Spektrum an neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen ermöglichen und die wissenschaftliche Wettbewerbsfähigkeit Europas verbessern. Das Projekt »RADIOBLOCKS« wird am 1. März 2023 anlaufen.

Um dem weltweit rasant wachsenden Datenkonsum und dem steigenden Bandbreitenbedarf gerecht zu werden, weicht die Satellitenkommunikation auf höhere Frequenzen aus. Das W-Band (75–110 GHz) eignet sich zwar gut für die Nutzung im Weltraum, allerdings fehlt es bislang an technischen Komponenten. Aus diesem Grund hat das Fraunhofer IAF das Projekt »BEACON« gestartet: Gemeinsam mit Forschenden von RPG-Radiometer Physics soll im Rahmen des ESA-Programms ARTES ein neuartiges W-Band-Empfangsmodul realisiert werden. Das Ziel besteht darin, eine Technologie zu entwickeln, die rauschärmer ist als alle bisherigen W-Band-Verstärkermodule und damit den Transfer extrem hoher Datenraten durch den Weltraum ermöglicht.