Quantentechnologien in Westfalen

Von Ralf Keuper

Quantentechnologien haben das Potenzial, ganze Wirtschaftszweige tiefgreifend zu verändern. Dabei handelt es sich um Anwendungen, “welche gezielt auf der Ausnutzung von Quanteneffekten beruhen, d.h. der Manipulation von Materie auf atomarem sowie subatomarem Niveau unter Ausnutzung der Möglichkeit, einzelne Quantenobjekte gezielt zu kontrollieren“. Inzwischen ist man in der Lage, Quanteneffekte einzelner Quantenobjekte zu kontrollieren – viele Experten sprechen angesichts dessen von einer „zweiten Quantenrevolution“[1]QUANTENTECHNOLOGIEN IN NRW[2]VORREITER IN DER QUANTENCOMPUTING-FORSCHUNG.

Das Einsatzspektrum in der Praxis umfasst u.a. Quantenkommunikation, Quantensensoren und Quantencomputer. Letztere verschaffen die Möglichkeit, bislang ungelöste Probleme anzugehen.  “Eng damit verbunden ist das Verhalten von komplexen Quantensystemen, welches sich mit Hilfe von anderen, hochkontrollierten Quantensystemen simulieren lässt. Diese Vorgehensweise wird als Quantensimulation bezeichnet“.

Auf der NRW Quantenkompetenzlandkarte kann man sich einen ersten Überblick über die Standorte verschaffen, an denen aktiv von der Erforschung der Quantentechnologien bis zur Generierung von Wertschöpfung gearbeitet wird.

Standorte in Westfalen sind die Uni Münster, die RuhrUni Bochum, die TU Dortmund, die Uni Paderborn und die Uni Siegen. Besonders intensiv wird in Paderborn, Dortmund und Siegen an neuen Quantentechnologien geforscht.

So entsteht in Paderborn in den nächsten Jahren das „Photonic Quantum Systems Laboratory“, kurz PhoQS Lab, das zu einem internationalen Zentrum für Quantenphotonik werden soll[3]Wissenschaftsministerin Pfeiffer-Poensgen setzt ersten Spatenstich für neuen Forschungsbau[4]Internationales Forschungszentrum zu Photonischem Quantencomputing[5]Besondere Auszeichnung für Wissenschaftler der Universität Paderborn: Prof. Dr. Klaus Jöns erhält ERC Grant.

Die Universität Siegen ist u.a. an dem vom Bundesforschungsministerium geförderten Projekt  „Quantencomputer mit gespeicherten Ionen für Anwendungen“ (ATIQ) beteiligt. “Ziel von ATIQ ist es, innerhalb von 30 Monaten eine erste Generation von zuverlässigen, anwenderfreundlichen und rund um die Uhr verfügbaren Quantencomputer-Demonstratoren auf Basis der Ionenfallen-Technologie zu entwickeln. Dazu haben sich die führenden Gruppen der Ionenfallenforschung an den Universitäten in Hannover/Braunschweig, Siegen und Mainz mit Forschungseinrichtungen und Industriepartnern zusammengeschlossen“. Ebenfalls an der Uni Siegen hat die Physikerin Kiara Hansenne aus der Arbeitsgruppe Theoretische Quantenoptik eine neue Methode zur Analyse von Quantennetzwerken entwickelt[6]Auf dem Weg zum „Quanteninternet“.

An der TU Dortmund forscht die Arbeitsgruppe Prof. Suter im Bereich Quantencomputing. Forscher der Ruhr-Universität Bochum (RUB) und der Technischen Universität München haben das Herstellungsverfahren für Quantenpunkte verbessert. Das ist insofern wichtig, als dass Quantenpunkte künftig die Basis-Informationseinheiten von Quantencomputern bilden könnten[7]Quantenpunkte jetzt regelmässig anordenbar[8]Vgl. dazu: Nanochip mit Quantenvorteil. Intensive Forschungen zu den Verwendungsmöglichkeiten der Quantentechnologien werden an der RuhrUni im Exzellenz-Cluster CASA, am Horst-Götz-Institut für IT-Sicherheit und am Max-Planck-Institut für Cybersicherheit betrieben[9]Codeknacker Quantencomputer?. An der Uni Münster forscht die Arbeitsgruppe Prof. Schuck an Quantentechnologien[10]Quantentechnologien: Neue Einblicke in supraleitende Vorgänge[11]Physiker verbinden Bauteile von Quantentechnologien.

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