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: Quantenkommunikation, Quantensensorik 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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