Laufende Verbundprojekte

Die deutsche Leuchtenindustrie steht heute in einem globalen Wettbewerb und verlangt deshalb nach Technologien, mit denen sich Leuchtpaneele ressourcen- und kosteneffizienter als bisher herstellen lassen. Im Projekt »KonFutius« wird gemeinsam mit sechs Partnern eine neue Paneelleuchte entwickelt, in der Faserverbundkunststoffe und elektronische Komponenten integriert werden. Die Leuchte verbraucht im Vergleich zu konventionellen Halogenlampen nicht nur weniger Energie, auch die Herstellungskosten sind bis zu 60 Prozent geringer.

In LASIBAT werden funktionelle keramische Werkstoffe, angepasste Schichtabscheidungsverfahren sowie ein skalierbarer Inline-Lasersinterprozess inklusive der notwendigen Lasersystemtechnik (Laserquelle, Optik und temperaturbasierter Regelung) für die Herstellung von Festkörperbatterien entwickelt. Das Lasersintern ermöglicht eine Reduktion der thermischen Belastung des unter der zu bearbeitenden Schicht liegenden Materials sowie eine Reduktion unerwünschter Diffusionsprozesse und Bildung von Nebenphasen, die sonst die Leistungsfähigkeit der Batterie reduzieren würden. Am Ende des Projekts wird Systemtechnik für einen Inline-Lasersinterprozess aufgebaut, um die Skalierbarkeit für einen möglichen industriellen Einsatz zu zeigen. Die Materialien für Kathoden- und Elektrolytschichten sind speziell auf das neue und vergleichsweise schnelle blaue Lasersinterverfahren abgestimmt. Aufgrund der geringen optischen Eindringtiefe von blauer Laserstrahlung bei den eingesetzten Materialien ermöglicht sie eine schichtselektive Erwärmung, die für das Sintern des Dünnschichtelektrolyten notwendig ist.

Das Ergebnis des Projekts ist (1) ein neues, an das schnelle Lasersintern angepasstes Festkörperbatterie-Materialsystem, das die Anforderungen an die Lebensdauer erfüllt und gleichzeitig zusätzliche Restriktionen wie z. B. Preis- und Umweltanforderungen erfüllt, (2) der Aufbau eines Demonstrators zur Validierung des Zellkonzepts der Festkörperbatteriezelle mit gemischter Kathodenschicht und eingesetzten Lasersinterverfahren und (3) die Entwicklung eines Versuchsaufbaus für ein skalierbares laserbasiertes Inline-Sinterverfahren mit blauer Laserstrahlung inkl. geschlossenen Temperaturregelkreises.

Im Rahmen des Klimawandels und der Energiewende steigt das Interesse an der Nutzung von Wasserstoff als Energieträger. Entscheidend dafür ist die gesamte Kette von der Erzeugung, der Speicherung und Verteilung bis zur Rückwandlung in Nutzenergie durch unterschiedliche Technologien. Hochtemperatur-Brennstoffzellen auf Basis von oxidkeramischen Werkstoffen SOFC (Solid Oxide Fuel Cell) zeigen den besten Wirkungsgrad aller zur Verfügung stehenden Brennstoffzellen. Allerdings unterliegt diese Technologie heute noch Einschränkungen, wie z.B. unzureichender Zyklenfestigkeit, langer Startzeit und hohen Fertigungskosten. Dadurch ist ihre Verbreitung limitiert. Im Rahmen des Vorhabens des Zentrums für Brennstoffzellentechnik (ZBT), des Instituts für Werkstoffe der Elektrotechnik 2 der RWTH Aachen (IWE) und des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik (ILT) sollen wesentliche Grundlagen schaffen, um diese Restriktionen zu beseitigen. Durch Nutzung eines Dünnschicht-Protonenleiters als Elektrolytmaterial soll die Zyklenfestigkeit im Vergleich zum Stand der Technik signifikant gesteigert werden. Das übergeordnete Ziel des Vorhabens ist daher die Entwicklung leistungsfähiger Materialsysteme sowie geeigneter Produktionsverfahren zur Herstellung einer Membran-Elektrodeneinheit (MEA) für die nächste Generation der SOFC. Materialien und Produktionsverfahren sollen dabei mit besonderem Fokus auf Inline-Fähigkeit und Skalierbarkeit ausgelegt werden, um eine zielgerichtete, massenproduktionstaugliche Produktion durch KMUs zu gewährleisten. Angesprochen werden vor allem Unternehmen, die unter Nutzung neuer Materialien und moderner Verfahrenstechnik maßgeblich an der zukunftsfähigen Technik „Brennstoffzelle“ teilhaben können: Materialherstellung, Skalierung der Präkursorensynthese, Herstellung der porösen Metallträger, Depositionstechnik, Sonderanlagenbau, Laser- und Prozessüberwachungstechnik, und Lasersystemintegratoren.

Im Rahmen des REACT-EU Förderprogramms soll eine neuartige Tauchsonde zur Messung von 2D-Fluoreszenzspektren für Anwendungen in der Wasser- und Abwassertechnik entwickelt werden. Die Fluoreszenzspektroskopie hat sich in Laboruntersuchungen als Messverfahren mit einer hohen Informationsdichte für die Analyse von Trink- und Abwasser erwiesen. Multivariate Auswerteverfahren ermöglichen die Ermittlung vielfältiger physikalisch-chemischer Informationen aus den spektroskopischen Daten.

Im Rahmen des REACT-EU Förderprogramms haben sich Experten aus den Bereichen Optik, Wasserwirtschaft und Analysegeräte zusammengeschlossen, um gemeinsam das Projekt »Fluo-Monitor« umzusetzen. Ziel dieses Projektes ist, das Potenzial und die technische Machbarkeit einer multidimensionalen Fluoreszenzsonde für die Flüssigkeitsanalyse zu evaluieren. Die Projektleitung sowie Kernaufgaben der Sonden-Entwicklung liegen beim Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT. Die spätere Vermarktung der Sonde übernimmt die Bühler Technologies GmbH (Ratingen). Das Forschungsinstitut für Wasser- und Abfallwirtschaft an der RWTH Aachen University (FiW) übernimmt im Projekt die Rolle des Technologieanwenders und untersucht die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der zu entwickelnde Sonde in Labor- und Feldmessungen. Als assoziierter Partner unterstützt der Wasserverband Eifel-Rur (WVER) das Projekt. Gefördert wird das Projekt durch das Wirtschaftsministerium NRW und den europäischen Fonds für Regionale Entwicklung der europäischen Union. Dieses Projekt wird als Teil der Reaktion der Europäischen Union auf die COVID-19-Pandemie gefördert.

Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer adaptierbaren Strahlquelle und die Demonstration der Eignung für Anwendungen in der Quantentechnologie am Beispiel der Laserkühlung von Strontium (Sr).

Hierdurch wäre es erstmals möglich, eine Plattform für Sub-MHz Strahlquellen in einem spektralen Bereich von 350 nm bis 700 nm für verschiedene quantentechnologische Anwendungen bereitzustellen, die nur einmalig für eine Anwendung im Weltraum qualifiziert werden muss. Dabei werden zwei bereits für Weltraumanwendungen entwickelte Technologien, rauscharme faserbasierte Verstärker aus der Entwicklung für LISA und variable Frequenzkonversion aus MERLIN, transferiert, indem sie angepasst und kombiniert werden, was einen hohen Technologischen Reifegrad ermöglicht.

Maßgeschneiderte Lasertechnik für den Einsatz im Orbit

Das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT entwickelt seit vielen Jahren Technologien für raumfahrttaugliche Laser. Eine besondere Aufgabe liegt in der Entwicklung eines Lasersystems für die satellitengetragene Messung klimarelevanten Methans. Im Rahmen der deutsch-französischen Klimaforschungsmission »MERLIN« soll dazu ein Licht-Radar (LIDAR) eingesetzt werden, das mittels Laserpulsen die Konzentration des Methans in der Atmosphäre misst und dabei, anders als bisher, unabhängig von Sonnenlicht ist. Die Anforderungen an das Lasersystem sind hoch. Es muss trotz hoher Vibrationslasten und Temperaturschwankungen über Jahre wartungsfrei im All arbeiten. Hierzu entwickelten unsere Wissenschaftler im Rahmen des Projektes »Optomech II/III« (gefördert durch BMWi) eine neue optomechanische Aufbaumethode. So können notwendige Komponenten präzise und stabil in die LIDAR-Laserstrahlquelle integriert werden. Diese basiert auf einer Technologieplattform, die innerhalb des »FULAS« Projektes (gefördert durch ESA) entwickelt wurde. Erste Thermaltests unter realistischen MERLIN-Bedingungen hat das System erfolgreich abgeschlossen. Der Start der MERLIN-Mission ist für 2021 geplant. Der deutsche Teil des MERLIN-Projektes wird durch das BMWi gefördert.

Im BMBF-geförderten Projekt MeKuMed entwickeln sieben Partner aus Industrie und Wissenschaft eine verkürzte und automatisierte Fertigungskette für hybride Medizintechnikprodukte. Durch die Kombination von Technologien aus der Laser- und Kunststoffbearbeitung und die Zusammenlegung herkömmlicher Prozessschritte lassen sich Produktionszeiten verkürzen und Produktqualitäten gleichzeitig verbessern.

Anhand der effizienten Herstellung von pharmazeutischen Bördelkappen werden die Projektpartner das Potential der neuen Fertigungskette demonstrieren, bei der u. a. die laserbasierte Mikrostrukturierung von Aluminium zum Einsatz kommt. Durch Hinterspritzen werden nach der Laserbearbeitung formschlüssige Kunststoff-Metall Verbindungen erzeugt.

Der BMBF-Forschungscampus Digital Photonic Production (DPP) ist die Keimzelle des Clusters Photonik auf dem RWTH Aachen Campus. Das Cluster Photonik, eines von sechs Startclustern auf dem RWTH Aachen Campus, ist spezialisiert auf die Erforschung und Entwicklung von Verfahren zu Erzeugung, Formung und Nutzung von Licht, insbesondere als Werkzeug für die industrielle Produktion.

Produktionstechnik muss den zunehmend volatilen Bedarf nach variierenden Produkten (Werkstoff, Design, Funktion) bei höchstmöglicher Wirtschaftlichkeit und Flexibilität erfüllen. Lasermaschinen sind dafür prädestiniert. Aber auch sie erfordern für einen wirtschaftlichen Betrieb verstärkte Automatisierung. Der Lösungsansatz des vom Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT wissenschaftlich koordinierten Verbundprojektes DIPOOL zur Gewinnung von Autonomie und Agilität besteht in der Kombination der einzigartigen zeitlichen und räumlichen Programmier- und Kontrollierbarkeit von Laserwerkzeugen mit geeigneten Methoden maschinellen Lernens (ML).

LASHARE ist ein Projekt an dem mehr als 30 Klein- und Mittelständische Unternehmen aus ganz Europa, Industriepartner und sechs der bekanntesten Laserforschungseinrichtungen beteiligt sind. LASHARE wird durch das Fraunhofer ILT koordiniert und im Rahmen des »Seventh Framework Programme« der Europäischen Union unter dem Kennzeichen 609046 gefördert.

Das Hauptziel besteht in einem Wissensaustausch im Bereich der laserbasierten Fertigung und dessen Nutzen entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Als wichtiger Erfolgsfaktor für die europäische Fertigung steht der Transfer von innovativen Lösungen vom Labor in industriell robuste Produkte und deren Verbreitung im Mittelpunkt des Projekts.

PhotonHub Europe ist eine europäische Initiative für kleine und mittlere Unternehmen (KMU). Mehr als 50 Forschungszentren aus dem Bereich Photonik unterstützen mit ihren Angeboten die Nutzung photonischer Technologien in den KMU. Eben diese Technologien sind in acht Plattformen entlang unterschiedlicher Anwendungsbereiche gegliedert. Diese reichen von Komponenten wie Lichtleitfasern über Halbleiterschaltungen mit integrierten photonischen Funktionen (Photonics Integrated Circuit / PIC) bis hin zu laserbasierten Anwendungsverfahren. Ziel des PhotonHub Europe ist dabei der Transfer komplexer Technologien in Unternehmen hinein, sodass diese damit ihre Innovationskraft stärken und ihre Produkte verbessern.

POX ist ein ZIM-FuE-Projekt zwischen einem KMU, der xolo GmbH und zwei Forschungspartnern, dem Fraunhofer ILT und dem Lehrstuhl für Technologie Optischer Systeme (TOS) der RWTH Aachen. In diesem Projekt soll das von der xolo GmbH entwickelte volumetrische 3D-Druck-Verfahren der xolographie weiterentwickelt werden. Das Ziel ist die Herstellung polymerer Prototypoptiken und durch den volumetrischen Ansatz sollen Aufbauraten zwischen 500 und 1000 mm/h erreicht werden. Am Fraunhofer ILT wird hierbei die Monomerbasis der verwendeten Photoharze entwickelt, mit dem besonderen Ziel, eine stützstrukturfreie Fertigung möglich zu machen. Am Lehrstuhl TOS sollen vor allem optische Komponenten der Anlage weiterentwickelt werden, um eine möglichst hohe und auch homogene Auflösung des Prozesses zu gewährleisten. Die Entwicklungen laufen bei der xolo GmbH zusammen und werden ergänzt um eine Weiterentwicklung des speziellen xolocure-Photoinitiatorsystems, das entscheidenden Einfluss auf Prozessgeschwindigkeit, Auflösung und Bauteileigenschaften hat. 

Die Begrenzung der Klimaerwärmung erfordert große Anstrengungen in Wirtschaft und Gesellschaft. Großes Potential zur Senkung der Treibhausgasemissionen der industriellen Produktion besteht in der Fertigung metallischer Bauteile. Durch intelligente Leichtbauanwendungen lassen sich Ressourcen in der Fertigung sowie während der Bauteillebensdauer einsparen. Laserbasierte Fertigungsverfahren sind dafür prädestiniert, jedoch steht deren branchenübergreifende, kombinierte Anwendung noch aus.

Das Konsortium widmet sich gemeinsam den notwendigen Schritten um die notwendigen Innovationen und Technologie in die Industrie zu bringen. Dazu werden die laserbasierten Fertigungsverfahren weiterentwickelt, neue Fertigungsrouten identifiziert und an Beispielbauteilen die CO2-Äquivalente der Prozessketten untersucht.

Bei der konventionellen Verarbeitung von Werkzeugstählen mittels dem additiven Fertigungsverfahren Laser Powder Bed Fusion (LPBF) neigen diese aufgrund innerer Spannungen (Analogie zum Schweißen) zur Rissbildung. Dies gilt insbesondere für hochlegierte, karbidhaltige, abrasionsbeständige Werkzeugstähle. Durch Anpassungen von Verfahrensprozessparametern wie der Vorheiztemperatur oder der Scanstrategie kann die Rissbildung bei kleinen simplen Bauteilen noch vermieden werden. Mit der Bauteilgröße und ‑komplexität steigt jedoch die Höhe der inneren Spannungen, womit technisch relevante Werkzeuge aus Werkzeugstählen gegenwärtig nicht mittels LPBF hergestellt werden können. Ein nachgeschaltetes Heißisostatisches Nachverdichten (HIP) reduziert zwar Poren und innere Mikrorisse, jedoch keine makroskopischen Risse.

In diesem Vorhaben sollen gemeinsam mit Partnern aus der Industrie für zwei modifizierte Schnellarbeitsstähle der Nachweis erbracht werden, dass diese mit LPBF rissfrei zu Bauteilen verarbeitet werden können. Das Ziel ist hierbei die Erarbeitung einer angepassten LPBF-Prozessführung für komplexe Strukturen und der Nachbearbeitungs-Prozesskette „Heißisostatisches Nachverdichten (HIP) – Zerspanung – Vergütung“ sowie der Nachweis einer hohen Schwing-, Wälz- und abrasiven Verschleißbeständigkeit. Gestaltungsrichtlinien für die Fertigung komplexer Bauteile mittels LPBF und HIP-Vergütung sowie die Angaben mechanischer Kennwerte in Datenblättern sollen KMU dazu befähigen, die LPBF-Verarbeitung von Schnellarbeitsstählen in ihren eigenen Geschäftsbereichen mit minimalen betriebswirtschaftlichen Risiken zu integrieren.

Innerhalb des IDEEL-Vorhabens verfolgen die Projektpartner mehrere Teilziele. Entwickelt werden im ersten Schritt eine neue, für den Lasereinsatz optimierte Batterie-Elektrodenpaste als Beschichtungswerkstoff (PEM RWTH, MEET WWU), ein hocheffizientes Lasersystem mit großflächigem, homogenem Spot (Laserline) sowie eine hochintegrative, auf kontaktloser Temperaturmessung basierende Prozessüberwachung (Optris, Laserline, Fraunhofer ILT). Darauf aufbauend soll der laserbasierte Trocknungsprozess innerhalb eines Demonstrators (Coatema) auf industrietypische Vorschubgeschwindigkeiten hochskaliert und abschließend das physikalische Modell des neuen Trocknungsprozesses validiert werden (Fraunhofer ILT, FFB). 

Die Ergebnisse des IDEEL-Projekts sollen künftig in die Prozesse der Fraunhofer Forschungsfertigung Batteriezelle (FFB) einfließen, die das Projekt konzipierend und beratend begleitet. 

Der Trocknungsprozess, den das IDEEL-Projekt adressiert, ist Teil der Elektrodenherstellung für High-Power-Batteriezellen, wie sie beispielsweise in Elektrofahrzeugen oder Heimspeichersystemen zum Einsatz kommen. Er dient dem Trocknen einer Elektrodenpaste (Slurry), die aus einer gezielt abgestimmten, homogenen Aktivmaterialmischung besteht und auf die Kupferfolie der Batterieelektrode aufgetragen wird. Für die Wärmetrocknung dieser Elektrodenbeschichtung werden bisher Konvektionstrockner eingesetzt, die ihre Wärmeenergie jedoch nur indirekt in das Material eintragen und somit die CO2-Bilanz und die Energiekosten der Batterieproduktion stark belasten. Die IDEEL-Projektpartner setzen deshalb auf die Hochskalierung eines energieeffizienteren Trocknungsverfahrens, bei dem die Beschichtung mit Hilfe von Hochleistungsdiodenlasern bestrahlt wird. Dadurch sollen die flächenintensiven Trocknungsstrecken von üblicherweise mehr als 100 Metern Länge signifikant verkürzt werden. 

Das Forschungsprojekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Förderinitiative Batterie 2020 unterstützt.

ADA-Systeme, d.h. Advanced Driver Assistance Systeme, mit einer Vielzahl von Sensoren und entsprechender Auswertealgorithmen, sind wesentliche Voraussetzungen nicht nur für das vollautonome Fahren der Stufen 4 und 5, sondern werden bereits heute für Fahrerassistenzsysteme der Stufe 2 benötigt. Je nach gewünschter Funktionalität und Messdistanz werden hier heute schon RADAR- und LiDAR-Systeme sowie Kameras eingesetzt. Für die Integration dieser Sensoren steht der Konstrukteur vor einer Vielzahl von Restriktionen, die mit Themen wie Materialeigenschaften, Verschmutzung, Fahrzeugdesign, Messfeld, Kalibrierung, thermisches Management, Platzbedarf und Montagefähigkeit zusammenhängen.

Im Smart Headlight-Projekt wird hierfür ein Integrationsansatz entwickelt, bei dem die elektromagnetische Strahlung von Licht sowie LiDAR- und RADAR-Abstandssensorik über ein gemeinsam genutztes Transmissions- und Spiegelelement innerhalb des Schweinwerfers zusammengeführt wird. Das System des Smart Headlights adressiert primär den Automotive-Markt mit OEMs und Tier-1-Suppliern. Darüber hinaus wird für die Herstellung einzelner Komponenten auch der Zuliefermarkt der Sensorik, Verbraucherelektronik und Lichttechnik angesprochen. Technologien und Komponenten lassen sich neben dem Fahrzeugmarkt auch für andere integrierte Sensorik- und Beleuchtungssituationen nutzen.

Im Projekt ATIQ entwickelt das Fraunhofer ILT gemeinsam mit insgesamt 24 weiteren Projektpartnern zuverlässige Quantencomputer-Demonstratoren für komplementäre Anwendungsfälle, u. a. für die Quantenchemie (Reaktionschemie), das Finanzwesen (Kreditrisikobewertung) und der angewandten Mathematik (Optimierungsprobleme).

Ziel des Projekts ist die Herstellung eines kommerziellen Prototyps auf Basis der Ionenfallen-Technologie mit einer Gesamtzahl an (zunächst) 40 Qubits und einer entsprechend hohen Gatter-Fidelität.

Projektpartner: 

Gesellschaft für Angewandte Mikro- und Optoelektronik mit beschränkter Haftung - AMO GmbH, AKKA Industry Consulting GmbH, Black Semiconductor GmbH, eleQtron GmbH, FiberBridge Photonics GmbH, Fraunhofer IOF, Infineon Technologies AG, Johannes Gutenberg-Universität Mainz (Institut für Physik), JoS QUANTUM GmbH, Leibniz Universität Hannover, LPKF Laser & Electronics AG, Parity Quantum Computing Germany GmbH, Physikalisch-Technische Bundesanstalt Braunschweig und Berlin (PTB), QUARTIQ GmbH, QUBIG GmbH, RWTH Aachen, TOPTICA Photonics AG, Technische Universität Braunschweig, Universität Siegen

Im Projekt E-TEST werden Schlüsseltechnologien für einen Gravitationswellendetektor der dritten Generation, auch bekannt als Einstein-Teleskop, entwickelt. Gravitationswellendetektoren ermöglichen einen alternativen Zugang zu interstellaren Prozessen wie z. B. der Kollision von Sternen und schwarzen Löchern, sowie Supernovae, die sich durch spezifische Signaturen in Form von Gravitationswellen detektieren lassen, und bilden somit eine wichtige Ergänzung zu anderen etablierten Beobachtungsmethoden – wie den optischen Teleskopen oder Radioteleskopen – bei der Erforschung des Universums. Die Untersuchungen im Projekt umfassen eine große Bandbreite, beginnend bei geologischen Untersuchungen bis hin zu hochpräzisen optischen Komponenten und der Untersuchung des Betriebs bei kryogenen Temperaturen.

Um all dies zu erreichen, hat sich ein Konsortium von Partnern aus Belgien, den Niederlanden und Deutschland geformt. Das Projekt wird geleitet und koordiniert von der Universität Lüttich. Die Aufgabe des Fraunhofer ILT im Rahmen des Projekts ist die Entwicklung eines hochstabilen Lasers mit einer Wellenlänge von etwa 2 µm und einer extrem schmalen Linienbreite von weniger als 10 kHz, welcher innerhalb eines Interferometers zur Detektion kleinster, durch Gravitationswellen induzierte Längenänderungen genutzt werden soll.

Projektpartner: 

Hasselt University, KU Leuven University, Maastricht University, Nikhef – National Institute for Subatomic Physics, NMWP Management GmbH, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Royal Netherlands Meteorological Institute (KNMI), RWTH Aachen University, Université catholique de Louvain, University of Liège (Lead Partner).

Im Verbundprojekt HiPEQ steht die Entwicklung einer innovativen Plattform für miniaturisierte einmodige und schmalbandige Diodenlaser (»External Cavity Diode Laser«, ECDL) basierend auf photonisch-integrierten Schaltkreisen (»Photonic-Integrated Circuit, PIC«) im sichtbaren Spektralbereich im Fokus. Schmalbandige vollintegrierte Laser werden in verschiedenen Quantentechnologie-Anwendungen wie bei der Realisierung von ionenbasierten Quantencomputern, der Quantenkommunikation sowie der Quantensensorik benötigt.

Das Fraunhofer ILT beschäftigt sich zum einen mit der Realisierung von lasergefertigten 3D-Präzisionsbauteilen für die Schnittstellen- und Verbindungskomponenten zwischen PIC und Faser. Zum anderen wird in einem zweiten Arbeitspaket ein Optiksystem zur Strahlformung und -führung entwickelt, das gemeinsam mit einem Hochleistungsdiodenlaser zur Züchtung neuartiger Isolatorkristalle mit großer Verdet-Konstante verwendet werden wird. 

Projektpartner: 

TOPTICA Photonics AG, RWTH Lehrstuhl für integrierte Photonik, Surfacenet GmbH, Laserline Gesellschaft für Entwicklung und Vertrieb von Diodenlasern mbH, Electro-Optics Technology GmbH

Ziel dieses Projektes ist der Aufbau und Betrieb einer skalierbaren, elementaren Quantenprozessoreinheit basierend auf gefangenen atomaren Ionen. Diese Plattform verfügt über Qubits mit Kohärenzzeiten von mehreren Sekunden und lasergetriebene Gatter hoher Qualität. Individuelles optisches Adressieren auf kleineren Qubit-Registern gemeinsam mit dynamischen Konfigurieren von Registern durch Bewegen, Vertauschen und Umgruppieren der Ionen ermöglicht eine skalierbare Lösung mit hoher Qubit-Konnektivität. Der Quantenprozessor soll latenzarm an den Mainzer Hochleistungsrechner MOGON II angebunden und als User Facility externen Nutzern zur Verfügung gestellt werden. Am Fraunhofer ILT werden fortschrittliche laserbasierte Herstellungsverfahren für die monolithische, segmentierte, lineare Mikrochip-Ionenfalle weiterentwickelt und an die Anforderungen einer innovativen Falle angepasst. 

Projektpartner: 

Johannes Gutenberg-Universität Mainz – Institut für Physik, AKKA DSW GmbH, Fraunhofer IOF, Forschungszentrum Jülich GmbH – Theoretische Nanoelektronik, TOPTICA Photonics AG

Ziel dieses Projektes sind die Erforschung und Umsetzung neuartiger dreidimensionaler photonischer Strukturen, beispielsweise geometrisch verdrillter Photonic Crystal Fibers oder nicht orientierbarer Mikroresonatoren. Am Fraunhofer ILT werden die zur Fertigung solcher Strukturen notwendigen Verfahren basierend auf selektiven Laserstrukturierungs- und Lasermodifikationsprozessen entwickelt. Erst durch die Verwendung mikro- und nanoskaliger laserbasierter Fertigungsprozesse wird die Herstellung solcher Bauteile überhaupt möglich. Insbesondere die beiden Fertigungsverfahren Inverses Laserstrahlbohren (ILB) und Selektives Laser-induziertes Ätzen (SLE) bieten die benötigten geometrischen Freiheitsgrade zur Erzeugung dreidimensionaler photonischer Bauteile.

Projektpartner: 

Fraunhofer ISC, Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts MPL