Neue Projekte im Oktober

Quantum Future Professionals

Um dem Fachkräftemangel im forschungsintensiven Feld der Quantentechnologien nachhaltig entgegenzuwirken, bedarf es konkreter Aus- und Weiterbildung, die entlang der Bildungsbiografie potenzieller Fachkräfte ansetzt. Daher fördert das BMFTR mit der Maßnahme „Quantum Future Professionals“ die Entwicklung und Umsetzung innovativer, zielgruppengerechter Konzepte für alle Phasen der Aus- und Weiterbildung in diesem Bereich, die einen direkten Bezug zu den Quantentechnologien der zweiten Generation aufweisen. 

EQUIP verknüpft die universitäre Lehre mit der Expertise von Unternehmen, um Studierende auf das zukünftige Aufgabenfeld der Quantenfehlerkorrektur vorzubereiten. Dazu werden Seminare und Vorlesungen mit Fokus auf frühe fehlertolerante Quantensysteme sowie gemeinsam mit Industriepartnern Projekt- und Abschlussarbeiten angeboten. Für Interessierte außerhalb der Universität werden geeignete Teile der Inhalte sinnvoll aufbereitet und als Online-Angebot bereitgestellt.

„Flexika“ basieren auf einem innovativen Flexibilisierungskonzept in Verbindung mit einer neuartigen Zusammenstellung maßgeschneiderter digitaler, partizipativer, interaktiver und experimenteller Lehr- und Lernelemente. quantumflexika erforscht ein solches didaktisch-multimediales, interaktives Lehr- und Lernkonzept mit dem Fokus auf Studierende interdisziplinärer MINT-Fächer als zukünftige Nutzerinnen und Nutzer von Quantentechnologien bzw. Entwicklerinnen und Entwickler in diesem Bereich.

QC4Chem entwickelt ein didaktisches Konzept zur Vermittlung chemischer Simulationen auf Quantencomputern für Studierende der Informatik und Chemie. Eine Open-Source-Software mit geplantem Web-Interface soll molekulare Eigenschaften interaktiv und visuell darstellen. Zudem werden Quantenalgorithmen im chemischen Kontext verständlicher formuliert. Das Konzept eignet sich für Vorlesungen und Schulungen, um das komplexe Thema anschaulich zu vermitteln.

Mit dem Ziel das Thema Quanteninformatik im schulischen Bildungsangebot zu verankern, entwickelt SAMPFT-Q eine interaktive Lernplattform für Schülerinnen und Schüler ab 11 Jahren. Dabei sollen zentrale Konzepte der Quanteniformatik nicht nur erklärt, sondern durch die Verbindung von haptisch-körperlicher Interaktion, spielbasiertem Lernen, didaktischer Progression entlang des European Competence Framework for Quantum Technologies (CFQT) sowie robuster Software- und Hardwareintegration begreifbar gemacht werden.

Um dem Fachkräftemangel in Quantentechnologien entgegenzuwirken, zielt PraQTiSch darauf ab, Schülerinnen und Schüler der Mittelstufe frühzeitig für diesen Bereich zu interessieren. Das Projekt konzipiert ein Praktikum, das aus einer Vorbereitungsphase an der Schule und Besuchen bei zwei Partnerorganisationen besteht. So wird der Zielgruppe durch die Kombination von Experiment und Theorie ein niederschwelliger Einblick in Quantentechnologien ermöglicht. 

Wissenschaftliche Vorprojekte

Zur Bewertung von Ergebnissen der Grundlagenforschung bezüglich ihres Marktpotenzials sind wissenschaftlich-technische Vorarbeiten notwendig. Mit der Maßnahme „Wissenschaftliche Vorprojekte (WiVoPro)“ fördert das BMFTR Vorprojekte mit dem Ziel, wissenschaftliche Fragestellungen im Hinblick auf zukünftige industrielle Anwendungen in der Photonik und Quantentechnologie zu untersuchen. Sie sollen die bestehende Forschungsförderung ergänzen und eine Brücke zwischen Grundlagenforschung und industriegeführter Verbundförderung schlagen.

Um hochpräzise optische Filter für Quantenlichtquellen und -experimente zu realisieren, entwickelt PhotoFilter fehlerfreie, lasergeschriebene Filter (Volumen-Bragg-Gitter). Dabei wird der Fertigungsprozess mittels Ultrakurzpulslasern so optimiert, dass hochreines Kieselglas für die Herstellung strahlungsresistenter und verlustarmer Filter genutzt werden kann. Die Technologie eröffnet neue Einsatzfelder in Quantenoptik, Lasertechnik und Raumfahrt.

D-RAC entwickelt einen Atomchip mit Gitterstruktur und einer zusätzlichen optischen Schicht, die die Funktionalität der magneto-optischen Falle und Interferometrie spektral trennt. Der Chip ermöglicht es, einen Quantensensor mit einem einzigen Lichtstrahl auf einer einzigen Achse zu realisieren. So werden miniaturisierte, robuste Quantengravimeter für den Feldeinsatz ermöglicht.

I-WAVE entwickelt und demonstriert eine integrierte photonische Quelle, die polarisationsverschränkte Photonenpaare direkt in einem Wellenleiter erzeugt. Damit werden bisherige Systeme deutlich vereinfacht und neue Möglichkeiten für robuste, skalierbare und energieeffiziente Quantentechnologien eröffnet.

Mikrostrukturierte optische Fasern, insbesondere Hohlkernfasern, bieten sich durch die nahezu verlustfreie Lichtausbreitung für Anwendungen in der Photonik, der Quantentechnologie und der Datenübertragung an. PRE3D entwickelt Herstellungsverfahren für strukturierte Vorformen, wie 3D-Druck photohärtbarer Nanokomposite und die Extrusion thermoplastischer Nanokomposite, weiter, um mikrostrukturierte Quarzglasfasern zu realisieren.

Medizinische Diagnostik und Therapie

Mit der Maßnahme „Photonische und quantenbasierte Technologien für medizinische Diagnostik und Therapie“ fördert das BMFTR Verbundprojekte, die photonische und quantenbasierte Technologien mit Anwendungsperspektiven in der Medizin und der medizinischen Biotechnologie entweder in Kombination mit anderen Verfahren oder als grundlegend neue Methoden erforschen. Sie sollen den bereits erreichten Technologiestand und dessen Anwendungsmöglichkeiten erweitern oder neue grundlegende Kenntnisse erarbeiten.

Das Projekt HIPERMED entwickelt eine markierungsfreie biochemische Bildgebungs-Technologie. Es kombiniert photonische Schlüsseltechnologien, um optoakustische Mikroskopie im mittleren Infrarotbereich mit subzellulärer Auflösung (< 1 μm) in Echtzeit zu verwirklichen. Die Technologie ermöglicht ein personalisiertes, objektives, intraoperatives Verfahren zur Qualitätskontrolle von Eigenfetttransplantaten und wird im Rahmen der intraoperativen Histologie zur personalisierten Qualitätsbeurteilung von Fetttransplantaten bei der Brustrekonstruktion evaluiert.

Kindern, die infolge einer Zerebralparese an spastischen Bewegungsstörungen leiden, kann durch eine selektive dorsale Rhizotomie (SDR) Linderung verschafft werden. Der Eingriff erfordert jedoch eine manuelle, hochriskante Durchtrennung von Nervenfasern. KOALA erforscht eine automatisierte optische Stimulation und Behandlung betroffener Nerven mittels Nahinfrarot-Laser (NIR), auf deren Basis ein optisches Neuromonitoring- und Ablationssystem entwickelt wird. So können zukünftig Operationsrisiken reduziert und Behandlungsresultate verbessert werden.

Um streuende Tumorzellen frühzeitig zu entdecken, entwickelt QuTuG ein automatisiertes Gerät, das das gesamte Probenmaterial mittels modernster Quantensensorik schnell und hochpräzise analysiert. Dafür werden die Gewebeproben in einzelne Zellen zerlegt, die Krebszellen selektiv magnetisch markiert und durch einen hochempfindlichen Sensor identifiziert. Das Verfahren wird am Beispiel von Darmkrebs erprobt und soll die Diagnosesicherheit signifikant erhöhen.

KMU-innovativ

Mit der Fördermaßnahme „KMU-innovativ: Photonik und Quantentechnologien“ unterstützt das BMFTR risikoreiche industrielle vorwettbewerbliche FuE-Vorhaben, die technologieübergreifend und anwendungsbezogen sind. Sie sollen den Bereichen Photonik oder Quantentechnologien zugeordnet werden können und für die Positionierung des Unternehmens am Markt von Bedeutung sein. Ziel ist die Stärkung der KMU-Position beim beschleunigten Technologietransfer aus dem vorwettbewerblichen Bereich in die praktische Anwendung.

SALUTe erforscht ein neuartiges Ultrakurzpulslasersystem mit einer Wellenlänge von 2,1 μm. Dabei werden speziell angepasste, sättigbare Halbleiterspiegel und eine Verstärkerstufe zur Erhöhung von Pulsenergie und Durchschnittsleistung realisiert und zu einem leistungsfähigen Lasersystem bis hin zum Demonstrator integriert. Das Projekt demonstriert die verlust- und rückstandsfreie Vereinzelung dünner Siliziumwafer. Darüber hinaus können die Komponenten auch an andere Materialbearbeitungssysteme angepasst werden.

Enabling Technologies 2024

Mit der Maßnahme „Enabling Technologies für resiliente F&E-Lieferketten in den Quantentechnologien“ unterstützt das BMFTR vorwettbewerbliche Forschungs- und Entwicklungs-Verbundprojekte, die sich mit der Neu- oder Weiterentwicklung der notwendigen Enabling Technologies für Quantencomputer und Quantensensorik befassen. 

SLAQ erforscht und entwickelt neue Konzepte zur Realisierung rauscharmer Laser für das Quantencomputing sowie Konzepte zur Frequenz- und Phasenstabilisierung. Die Validierung mit dem Ziel einer deutlichen Steigerung der Gatter-Güten hin zu 99,9 % und mehr erfolgt am Quantencomputer-Demonstrator QRydDemo. Im Projekt sollen dann Laser-Demonstratoren entstehen, deren Konzepte unmittelbar auf die vielversprechendsten Qubit-Implementierungen auf der Neutralatom-Plattform übertragen werden können.

Alle weiteren gefördeten Projekte finden Sie in unserem Projektatlas.