Das Innovationszentrum für Quantenoptik und Sensorik InQuoSens geht in seine zweite Phase. Das Zentrum, das an der Friedrich-Schiller-Universit?t Jena und an der Technischen Universit?t Ilmenau angesiedelt ist, erhielt heute von Wolfgang Tiefensee, Thüringer Minister für Wirtschaft, Wissenschaft und Digitale Gesellschaft, einen F?rdermittelbescheid über 6,26 Millionen Euro für viereinhalb Jahre. Damit kann das Innovationszentrum Zukunftstechnologien an der Schnittstelle von Photonik und Sensorik weiterentwickeln, die Quantenph?nomene nutzbar machen sollen, innovative Anwendungen entwickeln und neue Zukunftsm?rkte erschlie?en. Das Innovationszentrum InQuoSens war 2017 gegründet worden.

Bei der ?bergabe der F?rdermittelbescheide, die von der Europ?ischen Union im Rahmen des EFRE-Programms kofinanziert wurden, an die TU Ilmenau und die Friedrich-Schiller-Universit?t Jena sagte Minister Wolfgang Tiefensee, der Freistaat solle zu einem europaweit führenden Standort für Quantentechnologien werden: ?Thüringen hat das Potenzial der Quantentechnologien früh erkannt und investiert seit mehreren Jahren strategisch in den Auf- und Ausbau seiner Kompetenzen.“ Einschlie?lich schon laufender Projekte flie?en bis Ende 2024 allein vom Land rund 35 Millionen Euro F?rderung in die Quantenforschung – darunter an das InQuoSens in Jena und Ilmenau, aber beispielsweise auch an das 2020 in Erfurt er?ffnete Quantenapplikationslabor.

Hinzu kommen aktuell laufende Bundesprojekte im Umfang von rund 60 Millionen Euro, etwa im Bereich der Quantenkommunikation. ?Mit InQuoSens II und der st?rkeren Fokussierung auf die sogenannte Q-PICs-Technologie – das sind hochinnovative quanten-photonische integrierte Schaltkreise – gehen wir nun den n?chsten wichtigen Schritt in Richtung eines national bedeutenden Forschungs- und Produktionsstandorts für Quantentechnologien. Unser Anspruch muss es sein, dass sich Thüringen in diesem wichtigen Zukunftsfeld auch überregional sichtbar positioniert“, so Tiefensee.

Quantenph?nomene für moderne Anwendungen

Unsere Welt besteht aus Quanten, kleinsten Licht- und Energiebausteinen. Diese elementaren Teilchen unterliegen eigenen Gesetzen und physikalischen Prinzipien, die unserem Alltagsverst?ndnis scheinbar widersprechen. Obwohl manche Quantenph?nomene seit über 100 Jahren bekannt sind, nutzen wir heute nur wenige als Basis für moderne Technik, etwa Mikrochips oder das Breitband-Internet: Quantentechnologien der ersten Generation. Andere faszinierende Eigenschaften der kleinsten unteilbaren Einheiten der Quantenwelt, die man beispielsweise Verschr?nkung oder ?berlagerung nennt, werden im Thüringer Innovationszentrum InQuoSens nun für vollkommen neue, bahnbrechende technische L?sungen in der Makrowelt genutzt.

Im Innovationszentrum für Quantenoptik und Sensorik arbeiten das Abbe Center of Photonics der Universit?t Jena und das Institut für Mikro- und Nanotechnologien MacroNano der TU Ilmenau Hand in Hand: W?hrend die Jenaer Naturwissenschaftler st?rker die materialwissenschaftlichen und quantenphysikalischen Zusammenh?nge studieren, liegt der Schwerpunkt für die Ilmenauer Ingenieurwissenschaftler in der anwendungsorientierten Integration von Bauelementen und Strukturen. Die Zusammenarbeit beider technologisch komplement?r aufgestellten Forschungszentren erm?glicht es, die gesamte wissenschaftliche Prozesskette von der Grundlagenforschung über die Prozessentwicklung und die Charakterisierung bis hin zur Systemintegration und Prototypenentwicklung in der Quantenoptik und Sensorik abzudecken und auch die Anforderungen der Industrie jederzeit mitzudenken.

Integrierte quanten-photonische Schaltkreise

Genau diese wirtschaftliche Verwertung durch die Industrie steht im Fokus der zweiten Phase von InQuoSens. Die Entwicklung von Q-PICs ist ein Gebot der Stunde. Bislang k?nnen die in InQuoSens entwickelten Technologien noch nicht in ein Gesamtsystem integriert werden, denn noch bestehen solche quantenphotonischen Systeme aus zahlreichen Einzelbauteilen, die praktisch in Handarbeit zusammengebaut werden – ihre anwendungsnahe Nutzung ist dadurch bisher sehr begrenzt. Ambitioniertes Ziel von InQuoSens ll: Die Erforschung?integrierter quanten-photonischer Schaltkreise – verglichen mit dem heutigen Stand der Technik ein gewaltiger Technologiesprung.

Die heute bereits zum Teil kommerziell erh?ltlichen photonisch-integrierten Schaltkreise, die wie herk?mmliche optische Bauteile auf Mikrochips eingesetzt werden, zeichnen sich durch Energieeffizienz und Umweltfreundlichkeit aus und k?nnen zum Beispiel in künftigen 5G/6G-Kommunikationssystemen eingesetzt werden. Die ?bertragung dieser Chips in die Quantenwelt und die Nutzbarmachung der entsprechenden physikalischen Ph?nomene, etwa der sogenannten Verschr?nkung, wird es InQuoSens II erm?glichen, vollkommen neuartige quanten-photonische integrierte Schaltkreise, eben die Q-PICs, zu erforschen und herzustellen. Sie bestehen aus speziellen optischen Schaltungen und werden sehr klein, schnell und stabil sein und wenig Energie verbrauchen. Schon in wenigen Jahren werden sie eine wichtige Plattform sein für neue Technologien und Anwendungen wie die photonische Quanteninformationsverarbeitung und quantenverst?rkte Sensoren oder auch für KI-Technologien wie maschinelles Lernen und optische neuronale Netze.

Zweite Quantenrevolution

Mit der F?rderung von InQuoSens ll werden nun die technologische Infrastruktur und die technische Expertise am Abbe Center of Photonics in Jena und am Institut für Mikro- und Nanotechnologien in Ilmenau an der Schnittstelle von Photonik, Elektronik und Quantenphysik ausgebaut. Das gemeinsame Ziel: Neue hocheffiziente Technologien und Anwendungen, die die Leistungsf?higkeit konventioneller Systeme mit nie dagewesener Geschwindigkeit, Pr?zision und Effizienz weit in den Schatten stellen: in der Quantenkommunikation, der Quantensensorik und der Quantenbildgebung.

Der Sprecher von InQuoSens ll, Professor Andreas Tünnermann von der Universit?t Jena und zugleich Direktor des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF, das enger Kooperations- und Praxispartner für die Anwendungstauglichkeit der in InQuoSens entwickelten Technologien ist, erwartet für die n?chsten Jahrzehnte eine zweite Quantenrevolution, die unsere Gesellschaft so ver?ndern k?nnte, wie dies in den letzten 20 Jahren nur die Digitalisierung getan hat.