Pressemitteilungen

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.

Um die in Deutschland vorhandene mikroelektronische Forschung und Entwicklung in Bezug auf Quanten- und neuromorphes Computing zu bündeln und auszubauen, startete die FMD zusammen mit vier weiteren Fraunhofer-Instituten, dem Forschungszentrum Jülich und der AMO GmbH am 1. Dezember 2022 ein gemeinsames Vorhaben: Die »Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland – Modul Quanten- und neuromorphes Computing«. Der dafür benötigte gerätetechnische und strukturelle Aufbau wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert.

Die Früherkennung möglicher Ausfälle und Brände durch die Detektion von überhitzten Bereichen (»Hot Spots«) im Personen- und Gütertransport hat das Potenzial die Sicherheit im Straßen- und Schienenverkehr bedeutend zu erhöhen. Bisherige Ansätze erfüllen die Anforderungen an eine berührungs- und lückenlose thermografische Überwachung von Fahrzeugen jedoch nur unzureichend. Im BMBF-geförderten Projekt »BiCam« erarbeiten das Fraunhofer IAF und die DIAS Infrared GmbH über zwei Jahre ein Outdoor-Kamerasystem, das eSWIR- und NIR-Spektralbereiche verbindet und so erstmals fließenden Verkehr kontinuierlich visuell und thermografisch überwachen kann.

Der 6G-Mobilfunk soll ab 2030 Anwendungen der Künstlichen Intelligenz, Virtuellen Realität und des Internets der Dinge den Weg in den Alltag bahnen. Dafür wird ein wesentlich höheres Leistungsvermögen als das des aktuellen 5G-Mobilfunkstandards benötigt, was neue Hardware-Lösungen erfordert. Auf der EuMW 2022 präsentiert das Fraunhofer IAF daher ein gemeinsam mit dem Fraunhofer HHI entwickeltes energieeffizientes Sendemodul auf GaN-Basis für die 6G-relevanten Frequenzbereiche oberhalb von 70 GHz. Die hohe Leistungsfähigkeit des Moduls wurde am Fraunhofer HHI bereits demonstriert.

Um mit Forschung und Entwicklung zur Verringerung des CO2-Fußabdrucks digitaler Technologien beizutragen, bauen die in der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland kooperierenden Fraunhofer- und Leibniz-Institute gemeinsam ein standortübergreifendes Kompetenzzentrum für eine ressourcenbewusste Informations- und Kommunikationstechnik (Green ICT @ FMD) auf. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung unterstützt das am 1. August 2022 gestartete Vorhaben mit einer Fördersumme von 34 Millionen Euro im Rahmen der Initiative Green ICT, die Bestandteil des Klimaschutzprogramms 2030 der Bundesregierung ist.

NV-dotierter Diamant gehört zu den aussichtsreichsten Materialien für die Realisierung von Quantentechnologien. Bislang ist die Verfügbarkeit in industriegeeigneter Qualität und Quantität jedoch stark eingeschränkt. Im BMBF-geförderten Projekt »GrodiaQ« entwickelt das Fraunhofer IAF daher in Kooperation mit fünf deutschen Industrieunternehmen innovative Prozesse und Anlagen, um die industrielle Nutzung von (111)-orientierten Diamant-Substraten und eine europäische Lieferkette für Quantenbauelemente zu ermöglichen.

Damit die Schlüsseltechnologie Quantencomputing schnellstmöglich Einzug in die deutsche Wirtschaft hält, entwickeln das Fraunhofer IAO und Fraunhofer IAF ihr Quantencomputing-Schulungsprogramm für Teilnehmende aus Industrie und Forschung weiter und beteiligen sich aktiv an dem wachsenden Innovationsökosystem in Ehningen bei Stuttgart.

Das Fraunhofer IAF hat seine hochmoderne Forschungsinfrastruktur ausgebaut und die Bedingungen für die Entwicklung zukunftsträchtiger Halbleiter-Technologien weiter verbessert. Mit der Unterstützung des Bundes, des Landes Baden-Württemberg sowie des BMVg wurden ein Laborgebäude und eine MOCVD-Halle gebaut, durch die das Institut seine Aktivitäten in den Bereichen der Optoelektronik, Quantentechnologien und Materialwissenschaften intensivieren kann. Die feierliche Einweihung der Neubauten fand am 30. Juni 2022 statt.

Wissenschaftler*innen eines von der TU Braunschweig und der Waseda University in Japan koordinierten Projekts mit zehn anderen Partnern aus fünf Ländern, darunter auch das Fraunhofer IAF, ist es erstmals weltweit gelungen, eine bidirektionale THz-Richtfunkstrecke zu entwickeln, die als »Backhaul« an das Datennetz von Mobilfunkanbietern angebunden werden kann. Die Strecke des Horizon Europe geförderten ThoR-Projekts kann hohe Datenraten realisieren und so eine wichtige Rolle in der Netzinfrastruktur der Zukunft spielen. Am 29. und 30. Juni wird die THz-Richtfunkstrecke in einem Abschlussworkshop vorgestellt.

2012 entstand das Fraunhofer CAP durch eine Ausgründung aus dem Fraunhofer IAF und wurde der Fraunhofer UK zugeordnet, der selbstständigen Fraunhofer-Auslandsgesellschaft für das Vereinigte Königreich. Seitdem profitiert die zweitgrößte Volkswirtschaft Europas von den innovativen Forschungs- und Entwicklungsleistungen, die das Fraunhofer-Modell auszeichnen. Am 14. Juni 2022 feierten Fraunhofer UK und Fraunhofer CAP ihr zehnjähriges Jubiläum mit einem großen Empfang in der Royal Society in London. Für das Mutterinstitut des Fraunhofer CAP gratulierte der geschäftsführende Leiter des Fraunhofer IAF, Prof. Dr. Rüdiger Quay, persönlich.

Das Wirtschaftsministerium hat die zweite Ausschreibung zur Förderung von Verbundforschungsprojekten im Rahmen des Kompetenzzentrums »Quantencomputing Baden-Württemberg« veröffentlicht, das die Fraunhofer-Institute IAF und IAO koordinieren. Der Förderaufruf erfolgt in Zusammenarbeit mit der Fraunhofer-Gesellschaft und zielt auf die vorwettbewerbliche, anwendungsorientierte Erforschung und Entwicklung von Algorithmen und Architekturen von Quantencomputern ab.

In der Medizin werden Magnetfelder von Herz- und Hirnaktivitäten gemessen, um Krankheiten frühzeitig zu diagnostizieren. Um auch kleinste Magnetfelder zu messen, arbeiten Forschende des Fraunhofer IAF an einem neuen Ansatz: der Diamant-basierten Laserschwellen-Magnetometrie. Dabei soll Diamant mit einer hohen Dichte an Stickstoff-Vakanz-Zentren in einem Lasersystem eingesetzt werden. Nun ist den Forschenden ein Meilenstein gelungen: Sie konnten die weltweit erste Messung magnetfeldabhängiger stimulierter Emission zeigen und sogar einen neuen Kontrast-Rekord aufstellen. Damit haben sie erstmals das Prinzip der Laserschwellen-Magnetometrie demonstriert. Publiziert wurden die Ergebnisse in der Fachzeitschrift Science Advances.

Hyperpolarisierte Kernspinresonanz ermöglicht große medizinische Fortschritte in der molekularen Diagnostik, etwa für Herz-Kreislauf-Erkrankungen oder die Krebstherapie. Im Rahmen des EU-Verbundprojekts »MetaboliQs« entwickelten sieben Partner unter Koordination von Fraunhofer IAF und NVision ein Mikroskopie-Verfahren, das es mittels diamantbasierter Hyperpolarisation erstmals ermöglicht, Stoffwechselprozesse auf Einzelzellebene zu analysieren. Zudem gelang es dem Verbund, Hyperpolarisation mit der PHIP-Methode erfolgreich in anwendungsnahen MRT-Versuchen zu demonstrieren.

Das Fraunhofer IAF entwickelt Quantenmagnetometer auf Basis von Diamant. Sie sollen magnetische Felder mit einer räumlichen Auflösung von wenigen Nanometern bis hin zu einzelnen Elektronen- und Kernspins nachweisen. Auf der diesjährigen LASER World of PHOTONICS präsentiert das Forschungsinstitut gleich zwei vielversprechende Projekte.

Qualität sichern ohne Zeit zu verlieren: Besonders Unternehmen aus der Pharma-, Chemie- und Lebensmittelbranche sind darauf angewiesen, höchste Qualitätsanforderungen zu erfüllen und zugleich Produktionsprozesse zu optimieren. Das Fraunhofer IAF hat in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Centre for Applied Photonics für solche Anwendungen ein integrierbares Messsystem entwickelt, das mit Hilfe von maschinellem Sehen gezielt Proben erkennt und innerhalb von wenigen Millisekunden mittels laser-basierter Infrarotspektroskopie kontaktfrei verifiziert.

Die Europäische Weltraumorganisation (ESA) und ein europäisches Konsortium, bestehend aus IRnova AB (Schweden) als federführendem Unternehmen, Leonardo UK (Vereinigtes Königreich) und Fraunhofer IAF (Deutschland), haben die endgültige Vereinbarung und Vertragsunterzeichnung für die Entwicklung von hochleistungsfähigen Infrarotdetektoren auf Basis von Typ-II-Übergittern (»Type-2 Super Lattice«, T2SL) bekannt gegeben.

Das Projekt »EdgeLimit-Green ICT« zur Realisierung von energiesparsamen Mobilfunkbasisstationen ist gestartet. Die Fraunhofer-Institute IAF und IIS wollen mit der Universität Freiburg und Industriepartnern bis 2025 auf der Grundlage AlScN-basierter Komponenten und bedarfsgerechter Steuerung ein energieeffizientes Edge-Cloud-Mobilfunksystem entwickeln und unter Praxisbedingungen testen. Das BMBF fördert das Projekt im Rahmen der »Green ICT«-Initiative.

Auf dem Weg zur Anwendung von Quantencomputern: Im Projekt »SPINNING« arbeiten nationale Experten aus Wissenschaft und Wirtschaft an einem kompakten, skalierbaren Quantenprozessor, der auf Spin-Qubits in Diamant basiert und sich an herkömmliche Computer anbinden lässt. Damit will das Projekt einen wichtigen Beitrag zum Ökosystem der deutschen Quantentechnologie leisten. Das BMBF fördert »SPINNING« mit 16,1 Mio. €. Das Fraunhofer IAF koordiniert das Projekt, in dem 28 Partner zusammenarbeiten.

Ab 2022 wollen Forschende des Fraunhofer IAF erstmals in Europa statistische Daten zur Varianz von Qubits vorlegen, die mit unterschiedlichen Halbleitertechnologien erzeugt werden. Mit Unterstützung des BMBF schafft das Institut hierzu einen neuartigen On-Wafer-Prober an, der mehr als 200 Bauelemente gleichzeitig bei Qubit-Betriebstemperaturen von unter 2 K charakterisieren kann. Die zu gewinnenden Daten sind essenziell für den Aufbau einer europäischen Wertschöpfungskette industriell fertigbarer Quantencomputer auf Festkörperbasis.

Die Voraussetzungen für skalierbare Diamant-Quantenmikroprozessoren schaffen und so die wirtschaftliche Nutzbarkeit des Quantencomputings in Deutschland beschleunigen – daran arbeitet das Verbundprojekt »Deutsche Brilliance« seit 1. Dezember 2021. Das BMBF fördert die Kooperation zwischen Fraunhofer IAF, dem Start-up Quantum Brilliance und der Universität Ulm drei Jahre lang über die Maßnahme »Enabling Start-up« mit 15,6 Mio. Euro. Für den bestmöglichen Austausch zwischen den Projektpartnern nutzt das Team von Quantum Brilliance Räume am Fraunhofer IAF.

Nach insgesamt 14 erfolgreichen Jahren tritt Prof. Dr. Dr. Oliver Ambacher als Institutsleiter des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Festkörperphysik IAF zurück. Seit dem 1. Januar 2022 hat Prof. Dr. Rüdiger Quay kommissarisch die geschäftsführende Institutsleitung inne.