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Sechs Mil­lio­nen für Quan­ten­tech­no­lo­gien im Frei­staat: Neues For­schungs­netz­werk »Quan­tum Hub Thü­rin­gen« eröffnet

Quantum Hub Thüringen
Prof. Satt­ler (links) und Prof. Rosen­thal (rechts) neh­men von Minis­ter Tie­fen­see den För­der­be­scheid über 6 Mil­lio­nen Euro entgegen.

Thü­rin­gen will zum High­tech-Stand­ort für Quan­ten­tech­no­lo­gien wer­den. Zu die­sem Zweck för­dert der Frei­staat mit sechs Mil­lio­nen Euro ein neues Kom­pe­tenz­zen­trum für Quan­ten­tech­no­lo­gien. Bei einer digi­ta­len Eröff­nungs­ver­an­stal­tung gab Thü­rin­gens Wis­sen­schafts­mi­nis­ter Wolf­gang Tie­fen­see heute in Erfurt den Start­schuss für den »Quan­tum Hub Thüringen«.

Quan­ten­tech­no­lo­gien sind ein Schlüs­sel zur Zukunft: Mit ihnen wer­den For­schende hoch­ef­fi­zi­ente Tech­no­lo­gien ent­wi­ckeln, die die Leis­tungs­fä­hig­keit kon­ven­tio­nel­ler Sys­teme weit in den Schat­ten stel­len. Durch die Kon­trolle ein­zel­ner Quan­ten, also kleins­ter Licht- und Ener­gie­bau­steine, wer­den dis­rup­tive Anwen­dun­gen zum Bei­spiel im Bereich der Daten­ver­ar­bei­tung (Quan­ten­com­pu­ter), der Kom­mu­ni­ka­tion (abhör­si­chere Kom­mu­ni­ka­tion) sowie in der Ana­lyse- und Mess­tech­nik (Quan­ten­ab­bil­dun­gen, Quan­ten­sen­so­rik) ermöglicht.

In Thü­rin­gen wer­den bereits seit vie­len Jah­ren immer wie­der wesent­li­che Grund­steine für diese weg­wei­sen­den Inno­va­ti­ons­tech­no­lo­gien gelegt. Um ihre Kom­pe­ten­zen und ihr Know-how im Bereich Quan­ten­for­schung zu bün­deln, haben sich nun elf Thü­rin­ger For­schungs­ein­rich­tun­gen zum »Quan­tum Hub Thü­rin­gen« zusam­men­ge­schlos­sen. Das Ziel: Durch die gezielte Aus­rich­tung wis­sen­schaft­li­cher und wirt­schaft­li­cher Exzel­lenz will Thü­rin­gen ein High­tech-Stand­ort für Quan­ten­tech­no­lo­gien und damit bedeut­sa­mer Teil einer euro­päi­schen Quan­ten­in­dus­trie wer­den. Der Frei­staat Thü­rin­gen för­dert das neue Kom­pe­tenz­netz­werk mit sechs Mil­lio­nen Euro über eine Lauf­zeit von 32 Monaten.

Tie­fen­see: »Kein Weg mehr an Thü­rin­gen vorbei«

»Thü­rin­gen hat das Poten­zial der Quan­ten­tech­no­lo­gien früh erkannt und inves­tiert seit meh­re­ren Jah­ren stra­te­gisch in den Auf- und Aus­bau sei­ner Kom­pe­ten­zen«, sagte Wolf­gang Tie­fen­see bei der vir­tu­el­len Eröff­nungs­feier im Fraun­ho­fer-Pro­jekt­zen­trum MEOS in Erfurt. Ein­schließ­lich schon lau­fen­der Pro­jekte flie­ßen bis Ende 2024 allein vom Land rund 35 Mil­lio­nen Euro För­de­rung in die Quan­ten­for­schung. So wur­den seit 2014 neun For­scher­grup­pen in die­sem Bereich unter­stützt – dar­un­ter im Jahr 2017 das Inno­va­ti­ons­zen­trum »InQuo­Sens« in Jena und Ilmenau sowie das Quan­ten­ap­pli­ka­ti­ons­la­bor, das 2020 in Erfurt eröff­nete. Hinzu kom­men aktu­ell lau­fende Bun­des­pro­jekte im Umfang von rund 60 Mil­lio­nen Euro.

»Mit dem ›Quan­tum Hub‹ gehen wir nun den nächs­ten wich­ti­gen Schritt in Rich­tung eines natio­nal bedeu­ten­den Stand­orts für die Quan­ten­kom­mu­ni­ka­tion«, so der Minis­ter wei­ter: »Die sichere Quan­ten­kom­mu­ni­ka­tion ist ein Zukunfts­thema, bei dem Thü­rin­gen mit sei­ner star­ken Pho­to­nik- und IT-Bran­che sowie den For­schungs­grup­pen an der Fried­rich-Schil­ler-Uni­ver­si­tät Jena und am Fraun­ho­fer-Insti­tut für Ange­wandte Optik und Fein­me­cha­nik IOF schon heute bun­des­weit eine füh­rende Rolle ein­nimmt. Unser Anspruch ist es, dass bei die­sem Thema in Zukunft kein Weg mehr an Thü­rin­gen vor­bei­führt.« So werde sich der Frei­staat auch stark machen für den lang­fris­ti­gen Auf­bau eines siche­ren bun­des­wei­ten Quan­ten­net­zes und hierzu erste Test­stre­cken zur Quan­ten­kom­mu­ni­ka­tion in der Region aufbauen.

Dazu ergänzt Prof. Dr. Andreas Tün­ner­mann, Lei­ter des Fraun­ho­fer IOF und Spre­cher des »Quan­tum Hub Thü­rin­gen«: »Die Quan­ten­kom­mu­ni­ka­tion sichert zukünf­tig die Sou­ve­rä­ni­tät unse­rer Daten – ein zuneh­mend wich­ti­ges Grund­recht unse­rer Bür­ge­rin­nen und Bür­ger in der digi­tal ver­netz­ten Welt. Thü­rin­gen ist aktu­ell bedeu­ten­der Vor­rei­ter, Infra­struk­tu­ren zur Ent­wick­lung und zum Test von quan­ten­ba­sier­ten Tech­no­lo­gien und Anwen­dun­gen in rea­len Kom­mu­ni­ka­ti­ons­net­zen auf­zu­bauen und wird damit zukünf­tig eine zen­trale Rolle in der Bun­des­re­pu­blik sowie der Euro­päi­schen Union einnehmen.«

Zah­len und Fak­ten zum »Quan­tum Hub Thüringen«

Lauf­zeit:

  • 05/2021 – 12/2023

Volu­men:

  • 6 Mil­lio­nen Euro

För­der­mit­tel­ge­ber:

  • Thü­rin­ger Minis­te­rium für Wirt­schaft, Wis­sen­schaft und digi­tale Gesellschaft

Betei­ligte:

  • Fried­rich-Schil­ler-Uni­ver­si­tät Jena (FSU)
  • Tech­ni­sche Uni­ver­si­tät Ilmenau; Helm­holtz-Insti­tut Jena (HIJ)
  • Leib­niz-Insti­tut für Pho­to­ni­sche Tech­no­lo­gien (IPHT), Jena
  • DLR-Insti­tut für Daten­wis­sen­schaf­ten, Jena
  • Fraun­ho­fer-Insti­tut für Digi­tale Medi­en­tech­no­lo­gie (IDMT), Ilmenau
  • Fraun­ho­fer-Insti­tut für Optro­nik, Sys­tem­tech­nik und Bild­aus­wer­tung, Insti­tuts­teil für Ange­wandte Sys­tem­tech­nik (IOSB-AST), Ilmenau
  • Fraun­ho­fer-Pro­jekt­zen­trum für Mikro­elek­tro­ni­sche und Opti­sche Sys­teme für die Bio­me­di­zin Erfurt (MEOS) (Antrag­stel­lung über Fraun­ho­fer-Insti­tut für Ange­wandte Optik und Fein­me­cha­nik IOF, Jena)
  • IMMS Insti­tut für Mikro­elek­tro­nik- und Mecha­tro­nik-Sys­teme gemein­nüt­zige GmbH (IMMS GmbH), Ilmenau
  • CiS For­schungs­in­sti­tut für Mikro­sen­so­rik GmbH, Erfurt

Fra­gen und Ant­wor­ten zum »Quan­tum Hub Thü­rin­gen« (QHubTh)

Was sind Quanten?

Die Welt ist eine Quan­ten­welt. Soll hei­ßen: Alles besteht aus Quan­ten, sofern wir uns nur hin­rei­chend kleine Sys­teme anschauen. Denn Quan­ten sind die kleins­ten und unteil­bare Ein­hei­ten, die phy­si­ka­li­sche Wech­sel­wir­kun­gen her­vor­ru­fen. Indem sie ihren eige­nen Gesetz­mä­ßig­kei­ten fol­gen, wei­sen Quan­ten Eigen­schaf­ten auf, die grö­ßere phy­si­ka­li­sche Sys­teme nicht haben. Eben diese beson­de­ren Eigen­schaf­ten machen For­sche­rin­nen und For­scher in ver­schie­dens­ten Anwen­dungs­fel­dern nutzbar.

Was sind Quantentechnologien?

Ohne dass es uns oft bewusst ist, prä­gen Quan­ten­tech­no­lo­gien bereits heute unse­ren All­tag. Die soge­nannte »erste Quan­ten­re­vo­lu­tion« brachte uns in den 1950er Jah­ren die phy­si­ka­li­sche Grund­lage für den Laser. Die­ser ist heute unab­ding­bar für die Her­stel­lung von Mikro­chips, die wie­derum Grund­lage der Digi­ta­li­sie­rung sind. Unser moder­nes Leben ist ohne Quan­ten-Know-how damit kaum mehr vorstellbar.

Zur­zeit erle­ben wir die »zweite Quan­ten­re­vo­lu­tion«. Die hier­bei ent­wi­ckel­ten Tech­no­lo­gien ste­hen kurz davor, die tech­no­lo­gi­sche Basis, auf der unsere Gesell­schaft agiert, grund­sätz­lich zu ver­än­dern. In Abgren­zung von den bis­he­ri­gen Errun­gen­schaf­ten der Quan­ten­phy­sik, wie dem oben erwähn­ten Laser, ver­steht man unter Quan­ten­tech­no­lo­gien der zwei­ten Genera­tion all jene Tech­no­lo­gien, wel­che die Eigen­schaf­ten indi­vi­du­el­ler Quan­ten­ob­jekte makro­sko­pisch nutzen.

Durch die Kon­trolle indi­vi­du­el­ler Quan­ten­ob­jekte wer­den dis­rup­tive Anwen­dun­gen im Bereich der Daten­ver­ar­bei­tung (Quan­ten­com­pu­ter), der Kom­mu­ni­ka­tion (beweis­bar sichere Kom­mu­ni­ka­tion) sowie in der Mess­tech­nik (Quan­ten­ab­bil­dun­gen, Quan­ten­sen­so­rik) ermög­licht. Ent­schei­de­rin­nen und Ent­schei­der in Wis­sen­schaft, Wirt­schaft und Gesell­schaft spre­chen des­halb schon jetzt davon, dass die Tech­no­lo­gien der zwei­ten Quan­ten­re­vo­lu­tion wirt­schaft­li­che und gesell­schaft­li­che Kon­se­quen­zen haben wird, wie es sie in den letz­ten 100 Jah­ren nur durch die Ein­füh­rung der Mikro­elek­tro­nik gege­ben hat.

Wo kom­men Quan­ten­tech­no­lo­gien zur Anwendung?

Viele Anwen­dun­gen der Quan­ten­tech­no­lo­gien lie­gen am Beginn tief­grei­fen­der Wert­schöp­fungs­ket­ten und berüh­ren dyna­mi­sche Inno­va­ti­ons­ge­biete mit gro­ßem Wachs­tums­po­ten­zial. Von Quan­ten­com­pu­tern wer­den u. a. Impulse in der Ent­wick­lung neuer Mate­ria­lien und che­mi­scher Ver­bin­dun­gen erwar­tet. Damit kön­nen indus­tri­elle Pro­duk­tion und Sys­teme neu­ge­stal­tet wer­den. Auch ermög­li­chen die Rech­ner der nächs­ten Genera­tion neue Medi­ka­mente. Mit ihrer Fähig­keit, kom­plexe Opti­mie­rungs­auf­ga­ben zu lösen, wer­den Quan­ten­com­pu­ter außer­dem in der Ent­wick­lung künst­li­cher Intel­li­genz, bei der Ver­kehrs­pla­nung oder im Ban­ken­we­sen als rele­vante Akteure auf­tre­ten. Sie kön­nen aber auch hel­fen, wich­tige gesell­schaft­li­che Fra­gen zu beant­wor­ten, zum Bei­spiel: Wie wird sich unsere Umwelt und unser Klima ent­wi­ckeln und wie kön­nen wir dem dro­hen­den Kli­ma­wan­del entgegentreten?

Quan­ten­kom­mu­ni­ka­ti­ons­sys­teme kön­nen indes dazu bei­tra­gen, Europa zum sicher-sten Daten­raum der Welt zu machen, mit erheb­li­chem Wachs­tums­po­ten­zial in ste­tig stei­gen­den digi­ta­len Daten­strö­men mit immer sen­si­ble­ren Infor­ma­tio­nen. Auch kön­nen sie genutzt wer­den, um die Navi­ga­tion, den Han­del und den Ver­kehr noch prä­zi­ser zu machen.

Was ist der »Quan­tum Hub Thü­rin­gen« und was ist sein Ziel?

Der »Quan­tum Hub Thü­rin­gen« ist ein For­schungs­netz­werk, das das umfas­sende Quan­ten-Know­how von elf Thü­rin­ger For­schungs­ein­rich­tun­gen bün­deln und zur (Weiter‑)Entwicklung von Quan­ten­tech­no­lo­gien im Frei­staat nut­zen will. Durch die gezielte Aus­rich­tung wis­sen­schaft­li­cher und wirt­schaft­li­cher Exzel­lenz will Thü­rin­gen ein High­tech-Stand­ort für Quan­ten­tech­no­lo­gien und damit bedeut­sa­mer Teil einer euro­päi­schen Quan­ten­in­dus­trie werden.

Der »Quan­tum Hub Thü­rin­gen« soll den bevor­ste­hen­den tech­no­lo­gi­schen Wan­del in Folge der »zwei­ten Quan­ten­re­vo­lu­tion« als Zukunfts­per­spek­tive gestal­ten. Er beför­dert seine Part­ner zur ori­gi­nä­ren For­schung mit inter­na­tio­na­ler Sicht­bar­keit und befä­higt Unter­neh­men zu Inno­va­tio­nen in den Quantentechnologien.

Ziel des Hubs ist es, die Thü­rin­ger Indus­trie in die Lage zu ver­set­zen, an Schlüs­sel­stel­len der quan­ten­tech­no­lo­gi­schen Wert­schöp­fungs­ket­ten gestal­tend mit­zu­wir­ken. Stär­ken der Indus­trie und Wis­sen­schaft des Frei­staats sol­len nutz­bar gemacht wer­den, um wich­tige Bei­träge zu einem glo­ba­len Trans­for­ma­ti­ons­pro­zess zu leisten.

Wel­che kon­kre­ten Quan­ten­tech­no­lo­gien wer­den am »Quan­tum Hub Thü­rin­gen« erforscht?

Um seine Vision zu erfül­len, will der »Quan­tum Hub Thü­rin­gen« Inno­va­tio­nen in den fol­gen­den drei Säu­len der Quan­ten­tech­no­lo­gien vor­an­trei­ben: Quan­ten­kom­mu­ni­ka­tionQuan­ten­sen­so­rik und Quan­ten­bild­ge­bung. Diese Schwer­punkte haben in den ver­gan­ge­nen Jah­ren bereits eine beson­dere Dyna­mik in der Erfor­schung von Quan­ten­tech­no­lo­gien erfah­ren. Durch die Ent­wick­lung von Demons­tra­to­ren will der neu gegrün­dete Hub kon­krete Anwen­dungs­per­spek­ti­ven der Quan­ten­tech­no­lo­gie auf­zei­gen und tech­no­lo­gi­sche Wert­schöp­fungs­ket­ten vertiefen.

Um die Poten­ziale die­ser drei Säu­len einer brei­ten Öffent­lich­keit aus Wirt­schaft, Wis­sen­schaft und Gesell­schaft zu demons­trie­ren, sol­len am Hub Demons­tra­to­ren ent­ste­hen. Die am »Quan­tum Hub Thü­rin­gen« ent­wi­ckel­ten Demons­tra­to­ren sol­len dabei Leucht­turm­cha­rak­ter haben. Das heißt: Sie sol­len zum einen den Mehr­wert tech­no­lo­gi­scher Inno­va­tio­nen in den Quan­ten­tech­no­lo­gie demons­trie­ren. Zum ande­ren sol­len sie Durch­bruchs­cha­rak­ter besit­zen und es den Part­nern des Hubs damit ermög­li­chen, neue For­schungs- und Anwen­dungs­fel­der zu erschließen.

 

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