Die Quantentechnologien der zweiten Generation stehen kurz davor, die technologische Basis, auf der unsere Gesellschaft agiert, grundsätzlich zu verändern. In Abgrenzung von den bisherigen Errungenschaften der Quantenphysik, wie der Atomuhr oder dem Laser, versteht man unter Quantentechnologien der zweiten Generation all jene Technologien, welche quantenmechanische Eigenschaften nicht nur indirekt nutzen, sondern aktiv Quantenzustände erzeugen, damit arbeiten oder diese Auslesen. 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.

Der Quantum Hub Thüringen (QHubTh) soll diesen bevorstehenden technologischen Umbruch als Zukunftsperspektive gestalten und die Stärken der Industrie und Wissenschaft des Freistaats nutzen. Das Leibniz-IPHT ist in zwei der Innovationsprojekten vertreten, der Qi2: Quantensensorik und Qi3: Quantenbildgebung.

Im Qi2: Quantensensorik soll die Fragilität von Quantenzuständen gegenüber Umwelteinflüssen genutzt werden, um neue messtechnische Methoden und Instrumente mit einer Präzision zu entwickeln, die mit klassischen Messansätzen nicht erreichbar ist. Neben Anstrengungen zur Realisierung stabiler und miniaturisierter Messplattformen sind Weiterentwicklungen in den Bereichen Signalaufnahme, -transformation und -analyse sowie zur Rückkopplung von Messsignalen auf das Quantensystem notwendig, welche zu vollintegrierten Messsystemen aber auch neuen Verfahren zur Manipulation von Quantenzuständen führen werden.

In der Qi3: Quantenbildgebung sollen neue Bildgebungsmodalitäten jenseits klassischer Limitierungen sowie bisher nur wenig zugängliche Spektralbereiche unter Nutzung neuer Werkstoffe, neuartiger optischer Komponenten, ultraschneller Einzelphotonen-Detektoren sowie modernster KI-gestützter Auswertealgorithmen und Signalverarbeitungsstrategien eröffnet werden. Diese Innovationen sind beispielsweise wichtige Bausteine hin auf dem Weg zu Anwendungen der Quantenbildgebung in der biomedizinischen Diagnostik.

Das Vorhaben wird vom Freistaat Thüringen unter der Nummer 2021 FGI 0049 gefördert.

www.quantum-hub.de

Beitrag des Mitteldeutschen Rundfunks