Die Quantentechnologien sind derzeit in aller Munde. Kaum eine Woche vergeht, in der nicht aktuelle Mitteilungen in Elektronik- und Technologieportalen über neueste Ergebnisse, Entwicklungen, Trends oder Erwartungen kommuniziert werden. Die zugrundeliegenden Forschungsaktivitäten an Universitäten, in den Forschungsabteilungen großer Unternehmen oder in wissenschaftlichen Instituten laufen auf Hochtouren. Was führt nun zu diesem plötzlich wahrnehmbaren Aufschwung und welche Bedeutung kann dies für uns alle haben?
Zunächst ist der Gedanke der Nutzung von Quanteneffekten nicht neu. Bereits in den 1970er Jahren wurden mit supraleitenden Sensoren und Detektoren Quantenphänomene ausgenutzt, um die messtechnischen Grenzen in damals noch nicht zugängliche Bereiche auszudehnen. So wurden für supraleitende Quanteninterferometer in Arbeitsgruppen der damaligen TH Ilmenau (Bereich Theoretische Elektrotechnik) seit den 1980er Jahren für zahlreiche nationale und europäische Labore entwurfsunterstützende Arbeiten geleistet. Zu dieser Zeit entstanden international auch erste Gedanken, wie mit den besonderen Eigenschaften von Quantenobjekten Informationsverarbeitung möglich sein könnte.
Nach Jahren der Suche nach geeigneten physikalischen Strukturen zur praktischen Umsetzung und deren Verschaltung ist der Stand des Erreichten so, dass auch im Bereich des Quanten-Computing die Schwelle zur Anwendbarkeit erreicht bzw. überschritten scheint. Diese Zuversicht hat weltweit große Unternehmen und staatliche Organisationen, beispielsweise ist die Zukunftsstrategie Forschung und Innovation bis 2025 und die vorausgegangene Hightech-Strategie 2025 der Bundesregierung zu nennen, veranlasst, massiv in die Entwicklung der neuen Quantentechnologien zu investieren. Konkret geht es um die Domänen Quantensensorik, Quanten-Computing und Quantenkommunikation. Sie verbindet als neuartige Gemeinsamkeit, dass die erzielten Effekte durch die Manipulation einzelner Quantenobjekte hervorgebracht werden. Diese Stufe der Entwicklung wird als Quantentechnologie der zweiten Generation bezeichnet.
Wem es gelingt, diese Technologien zu beherrschen, der wird nach aller Voraussicht über bessere Produktionsprozesse, weiter optimierte Produkte, effizientere Logistik, Energieverteilung, Routenplanung, sichere Kommunikations- und Transaktionsprozesse sowie über bessere Sensoren für den Einsatz z.B. in der medizinischen Diagnostik, der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, der Sicherheitstechnik oder der geophysikalischen Exploration verfügen.
Für die praktische Umsetzung haben sich entweder optische oder supraleitende bis hin zu hybriden Schaltungen daraus als besonders erfolgsversprechend herausgestellt. Die TU Ilmenau verstärkt ihre Aktivitäten in dieser Richtung durch die Ernennung von Dr. Ronny Stolz, Leiter der Forschungsabteilung Quantensysteme am Leibniz-Institut für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) Jena, als ausgewiesener und erfahrener Experte auf diesem Gebiet zum Honorarprofessor für Quantum-Engineering.
In bisherigen gemeinsamen Forschungsaktivitäten des Leibniz-IPHT mit der TU Ilmenau konnten bereits mehrere innovative Instrumente unter Nutzung von Quanteneffekten hervorgebracht und in die kommerzielle Vermarktung überführt werden. Mit der nun erfolgten Ernennung soll die Forschungsrichtung und die Zusammenarbeit zwischen Ilmenau und Jena auf eine höhere Stufe gestellt und dadurch weiter intensiviert werden. Vor Allem ist beabsichtigt, das Wissen und die Erfahrung an die Studierenden weiterzugeben. Seit Herbst 2021 kann im Masterstudiengang Elektrotechnik und Informationstechnik an der TU Ilmenau die Richtung Quantum Engineering vertieft studiert werden. Damit können Interessierte optimal für einen beruflichen Einsatz im Zukunftsfeld der Anwendung von Quantentechnologien vorbereitet werden.
Quelle: Prof. Hannes Töpfer, Dr. Ronny Stolz