4,2 Millionen Euro für Quantentechnologie-Demonstratoren

Quantentechnologien gelten als Innovationstreiber der Zukunft: Sie nutzen die ungewöhnlichen Regeln der Quantenphysik, um technische Systeme auf die nächste Ebene zu heben. Im Rahmen der neuen Förderlinie des Landes „Transfer-Booster für QuantentechnologieDemonstratoren“ sollen jetzt elf ausgewählte Vorhaben in Prototypen, Anwendungen und Märkte überführt werden. Mit solchen Demonstratoren zeigen Projektteams aus Forschung und Industrie, was in der Quantensensorik und -kommunikation bereits möglich ist. Das Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst und das Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus finanzieren diese Projekte mit insgesamt 4,2 Millionen Euro.

Landesuniversitäten als akademische Partner

Akademische Partner der ausgewählten Vorhaben sind das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), die Universitäten Stuttgart, Ulm und Heidelberg sowie das Universitätsklinikum Freiburg. Ganz konkret sollen beispielsweise hochleistungsfähige Quantensensoren zur Untersuchung des Krebsstoffwechsels oder etwa für die Umweltanalytik entwickelt werden. Dazu kommen Demonstratoren für die leistungsfähige und abhörsichere Quantenkommunikation.

„In der Quantenwissenschaft ist Baden-Württemberg führend: Unser Innovationscampus QuantumBW bündelt die Expertise von Landesuniversitäten, außeruniversitären Forschungseinrichtungen und Unternehmen. Die neue Förderlinie ‚Transfer-Booster für Quantentechnologie-Demonstratoren‘ sorgt dafür, dass vielversprechende Forschungsergebnisse vom Labor in die Anwendung gelangen. Von solchen quantenbasierten Innovationen in Medizin, Umweltanalytik oder Materialprüfung profitieren in Zukunft die Menschen und die Wirtschaft im Land“, sagte Wissenschaftsministerin Petra Olschowski am 11. Februar in Stuttgart.

„Quantentechnologien sind Motor und Schlüssel der technologischen Zukunft. Wer ihr wirtschaftliches Potenzial frühzeitig nutzt, kann neue Märkte prägen und nachhaltige Wertschöpfung schaffen. Die ausgewählten Vorhaben sind für Baden-Württemberg als führender Hightech-Standort eine große Chance. Mit gezielten Impulsen unterstützen wir, dass aus exzellenter Forschung und Entwicklung auch Innovation, wirtschaftliche Stärke und Wettbewerbsfähigkeit entstehen können“, so Dr. Nicole Hoffmeister-Kraut, Ministerin für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus.

Forschung und Entwicklung gehen Hand in Hand

Binnen zwölf Monaten werden die Projektteams unter Federführung eines akademischen Partners quantenbasierte Machbarkeitskonzepte, Prototypen sowie Demonstratoren realisieren und gemeinsam mit Praxispartnern erproben. Darüber hinaus sollen die Projektteams zeigen, für welche konkreten Anwendungen, Produkte und Märkte die jeweiligen Quantenlösungen geeignet sind – immer mit dem Ziel, den Hightech-Standort Baden-Württemberg weiter zu stärken.

Geförderten Vorhaben und beteiligte Forschungseinrichtungen

• Quantum-Enabled Polarization of Metabolites in Microfluidic Human Cell Culture (AURORA) [Institut für Mikrostrukturentechnik, Karlsruher Institut für Technologie]. Entwickelt wird ein biokompatibler Quantensensor zur Untersuchung des Krebsstoffwechsels. In der Arzneimittelforschung soll dadurch der Therapieerfolg überprüft werden.
• Transfer und Integration von TFLN für Quantenkommunikation (TRIQ)
  [Kirchhoff-Institut für Physik, Universität Heidelberg; Physikalisches Institut, Karlsruher Institut für Technologie]
  Die Forschenden wollen die Leistung faserbasierter Quantenkommunikation messbar verbessern und den Transfer in die industrielle Nutzung beschleunigen. Durch den Einsatz von Dünnschicht-Lithiumniobat-Modulatoren soll eine signifikante Steigerung der Modulationsbreite, Signalqualität und Stabilität erreicht werden. Zudem sollen Hürden für die industrielle Einführung quantensicherer Kommunikation sinken.
• Quantensensorik für Nachhaltigkeit und Sicherheit (Quantis)
  [Materialprüfungsanstalt (MPA), Universität Stuttgart]
  Projektziel ist es, hochempfindliche Quantensensoren zur zerstörungsfreien sowie kontaktlosen Zustandsbewertung sicherheitsrelevanter Materialien im Bauwesen und im produzierenden Gewerbe zu entwickeln. Dadurch soll auch die Wiederverwendung von intakten Bauteilen gefördert werden.
• Quantum-enhanced NMR with Novel Oscillator-based Protocols and Validation (Q‑NOVA) [Institut für Intelligente Sensorik (IIS), Universität Stuttgart; Institut für komplexe Quantensysteme, Universität Ulm]
  NMR-Spektroskopie (Kernspinresonanz) liefert hochspezifische Einblicke in Moleküle – entsprechende Geräte sind aber bislang zu groß, teuer und häufig zu unempfindlich für Anwendungen außerhalb spezialisierter Labore. Entwickelt wird daher ein Demonstrator als Grundlage für tragbare, kosteneffiziente NMR-Sensoren – mit Anwendungsmöglichkeiten in Medizin, Umweltanalytik sowie in der industriellen Prozessüberwachung.
• NV-basierte Quantensensoren in der Wägetechnik (Q.Weight)
  [Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e.V.]
  Die Forschenden arbeiten an einem quantenbasierten Waagen-Demonstrator, der jederzeit das korrekte Gewicht anzeigt – ohne Kalibrierung, Justierung oder Eichung.
• Demonstrator für Quantensensorik-Durchflussmessung (Flow-Demonstrator) [Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik (IPM)]
  Entwickelt wird ein quantenbasierter Demonstrator, der die Fließgeschwindigkeit von Flüssigkeiten in Rohren kontaktlos vermessen und Strömungsprofile sichtbar machen kann. Dadurch lassen sich Störungen frühzeitig erkennen, ohne eine Anlage zu öffnen.
• Quantenbioanalytische Integration für Echtzeitdiagnostik in der Neuroonkologie (QuID-Neuro) [3. Physikalisches Institut, Universität Stuttgart; Institut für Mikroelektronik Stuttgart (IMS CHIPS); Klinik für Neurochirurgie (UKF), Universitätsklinikum Freiburg]
  Im Projekt entsteht ein Quantensensor für die Echtzeitdiagnostik und molekulare Analysen bei der Operation von Hirntumoren. Ziel sind präzisere Diagnosen und optimale Behandlungsentscheidungen.
• Sensoren auf Basis von Quantentechnologie für die Untersuchung von Batteriezellen (SeQuenZell) [DLR-Institut für Technische Thermodynamik; Institut für Quantenoptik, Universität Ulm]
  Die Forschenden stellen Batterietestzellen her, in die ein Quantensensor integriert wird. Davon versprechen sie sich tiefere Einblicke in Degradationsmechanismen, um letztlich effizientere und langlebigere Batterien zu entwickeln.
• Photonische Beschleunigungssensorik für einen Hochleistungsinertialsensor (QAccelGyro) [DLR-Institut für Quantentechnologien]
  Projektziel ist es, ein zuverlässiges und präzises Navigationssystem zu entwickeln, das ohne Satellitensignale in verschiedenen Bereichen wie Luftfahrt, Mobilität und Logistik eingesetzt werden kann.
• Quantenmagnetometrie für Magnetisierungskurven von Werkstoffen (QuMagWe) [Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik (IAF); Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik (IWM)]
  Entwickelt wird eine neuartige quantensensorische Messtechnik zur Erfassung der Magnetisierungskurven von Werkstoffen. Die Technologie erlaubt eine zerstörungsfreie, detaillierte Analyse magnetischer Werkstoffeigenschaften und eröffnet neue Möglichkeiten für die Qualitätskontrolle, Prozessentwicklung und vorausschauende Instandhaltung in der Elektromobilität und im Maschinenbau.
• Packaging of All-Laser-manufactured Vapor-cell for Interposerintegrated Quantum sensors (PALVIQ) [Institut für Strahlwerkzeuge (IFSW), Universität Stuttgart; Institut für Mikrointegration (IFM), Universität Stuttgart]
  Der regelmäßige Einsatz von Quantensensoren auf Basis von Alkali-Dampfzellen verzögert sich – unter anderem aufgrund der eingeschränkten serientauglichen Fertigung. Als Alternative entwickeln die Forschenden eine photonisch integrierte und miniaturisierte Spektroskopiezelle für die industrielle Quantensensorik. Diese soll standardisierbar, skalierbar und kompatibel zu bestehenden Fertigungslinien sein.

Zu den einzelnen Vorhaben werden weitere Informationen auf der Homepage von QuantumBW veröffentlicht.

Hintergrundinformation zum Innovationscampus Quantum^BW

• Die Projektförderung „Transfer-Booster für Quantentechnologie-Demonstratoren“ erfolgt im Rahmen des Innovationscampus Quantum^BW.
• Mit Unterstützung des Ministeriums für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus und des Ministeriums für Wissenschaft, Forschung und Kunst haben sich im Jahr 2023 Global Player aus der Wirtschaft mit Universitäten und Forschungseinrichtungen zum Innovationscampus Quantum^BW zusammengeschlossen.
• Quantum^BW baut auf einem starken Netzwerk aus Wissenschaft und Wirtschaft auf, in dem die Partner vielfältig und erfolgreich kooperieren.
• Mit dem Innovationscampus Quantum^BW schafft das Land eine übergreifende Dachmarke. Die strategischen Zielsetzungen und Handlungsfelder von Quantum^BW sind in der baden-württembergischen Quantenstrategie veröffentlicht und zusammengefasst.