Technologiefeld Quantentechnologie

Quantentechnologien

Datenübertragung per Glasfaser und Laser, GPS-Systeme sowie Computer und Smartphones mit kompakter Siliziumtechnologie haben unser Leben nachhaltig verändert. Die moderne Kommunikation und das Internet wären ohne die erste Generation von Quantentechnologien nicht möglich.

Mit der Weiterentwicklung zu Quantencomputern und Quanteninternet steht ein nächster Paradigmenwechsel bevor, bei dem sich bisher ungenutzte physikalische Effekte für neuartige Anwendungen einsetzen lassen. Standen bislang kollektive Teilchenphänomene im Vordergrund, ist es heute möglich, einzelne Photonen und Quantenzustände gezielt zu manipulieren und zu kontrollieren.

In diesem Technologiefeld werden neue Technologien und Bauteile entwickelt, die sich fundamentale quantenphysikalische Eigenschaften zu Nutze machen. Dabei sind die Anforderungen an Präzision, Individualität sowie Kompaktheit von Systemkomponenten sehr  hoch. Gleichzeitig sind Lösungen erforderlich, die sich später auch industriell umsetzen lassen.

Gemeinsam mit deutschen und internationalen Spitzenforschern entwickeln die Wissenschaftler des Fraunhofer ILT ein breites Portfolio von Systemen und Prozessen für Quantentechnologien. Dazu zählen neben Lasern und Fasermodulen u. a. parametrische Photonenquellen und Frequenzkonverter, integrierte optische Komponenten und Packagingverfahren.

Laborprototyp für einen rauscharmen Quantenfrequenzkonverter.
© Fraunhofer ILT, Aachen.
Laborprototyp für einen rauscharmen Quantenfrequenzkonverter.

Durch die enge Kooperation u. a. mit den Lehrstühlen für Lasertechnik LLT und für Technologie Optischer Systeme TOS sowie dem Institut für Quanteninformation der RWTH Aachen University steht ein grundlegendes Verständnis der zugrundeliegenden Wechselwirkungseffekte zur Verfügung, das für eine präzise Kontrolle von Quantenzuständen notwendig ist. Zudem bestehen langfristig angelegte Kooperationen u. a. mit dem Forschungszentrum Jülich oder dem niederländischen Forschungszentrum QuTech, einer Kollaboration der TU Delft und der Niederländischen Organisation für Angewandte Naturwissenschaftliche Forschung TNO.

Erfahren Sie mehr über unsere Leistungsangebote auf den Webseiten, die im gelben Kasten verlinkt sind.

Projektergebnisse

Berichte aus den letzten Jahren zum Bereich Quantentechnologie.

Ausgewählte Forschungsprojekte

Fraunhofer ICON-Projekt »QFC-4-1QID«

Low-Noise Frequency Converters for the First Quantum Internet Demonstrator

Verbundprojekt »QUEST«

Quantum Frequency Conversion of Photons Emitted by Spin Qubits to the Telecom Band

Fraunhofer-Leitprojekt »QUILT«

Quantum Methods for Advanced Imaging Solutions

Fraunhofer Cluster of Excellence Advanced Photon Sources CAPS

Wegweisende Impulse aus dem Rheinischen Revier für photonische Quantentechnologien

7. März 2022

Kryostat des Quantencomputers am Forschungszentrum Jülich.
© Forschungszentrum Jülich / Sascha Kreklau.
Kryostat des Quantencomputers am Forschungszentrum Jülich.
Laborprototyp für einen rauscharmen Quantenfrequenzkonverter.
© Fraunhofer ILT, Aachen.
Laborprototyp für einen rauscharmen Quantenfrequenzkonverter.

Am 7.3.2022 fiel der Startschuss für das von der Landesregierung NRW initiierte Kompetenznetzwerk »EIN Quantum NRW«. Darin bündeln führende Universitäten und Forschungseinrichtungen des Landes NRW ihre exzellente Expertise zur Erforschung und Umsetzung von Quantentechnologien, um Akteure aus Wirtschaft und Wissenschaft bei der effektiven Vernetzung zu unterstützen und Wissens-Infrastrukturen zu schaffen. Mit an Bord ist die Fraunhofer-Gesellschaft, die sich von ihrem traditionellen Arbeitspunkt her auf den Technologietransfer in die Industrie konzentriert.

Gemeinsam mit den in NRW ansässigen Fraunhofer-Instituten FHR, IAIS, IMS und SCAI initiiert in diesem Umfeld das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT zusammen mit dem Forschungszentrum Jülich ein Center of Quantum Science and Engineering (CQSE) im Rheinischen Revier. Damit treiben die Partner den Aufbau eines wachstumsstarken Innovationsökosystems für Quantentechnologien vor Ort in NRW voran und bilden in Deutschland eine relevante Säule für die praxisbezogene Forschung und Entwicklung.

Auf internationaler Ebene schlossen sich bereits im Dezember 2021 die Fraunhofer-Gesellschaft und das niederländische Forschungszentrum QuTech mit einem Memorandum of Understanding zu einer engen und langfristigen Kooperation im Bereich Quantennetzwerke zusammen. Im Vorlauf dieser Kooperation erzielten das Fraunhofer ILT und das QuTech einen entscheidenden Erfolg für die Realisierung eines stabilen Quanteninternets – einen Quantenfrequenzkonverter mit einem Weltrekord an Rauscharmut. Dies ermöglicht den effizienten Transfer von Quanteninformationen durch bereits installierte Glasfaserleitungen der Telekommunikationsdienstleister. Eine Voraussetzung für die zügige Vernetzung von Quantencomputern an unterschiedlichen Standorten. Auf dieser Basis plant das Fraunhofer ILT in Aachen den ersten deutschen Quantenknoten in einem länderübergreifenden von QuTech koordinierten Quantennetzwerk, das die Städte Delft, Leiden, Den Haag und Amsterdam einschließt. 

Weitere Informationen: 

Fraunhofer-Kompetenznetzwerk Quantencomputing

Künstlerische Darstellung für einen Knoten in einem künstlichen neuronalen Netz, in dem Daten verarbeitet werden.
© ktsdesign - stock.adobe.com
Künstlerische Darstellung für einen Knoten in einem künstlichen neuronalen Netz, in dem Daten verarbeitet werden.

In einem bundesweiten Kompetenznetzwerk treiben mehrere Fraunhofer-Institute, darunter auch das Fraunhofer ILT, die Entwicklung der Schlüsseltechnologie Quantencomputing in Deutschland voran und entwickeln neue quantentechnologische Lösungen sowie Rechenstrategien für angewandte, wirtschaftsrelevante Fragestellungen. Die Experten unterstützen Unternehmen auch dabei, nötige Fachkompetenzen aufzubauen.