Neue Projekte im September

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.

In diesem Rahmen startet das Projekt MELINA. Verfügbare photoakustische Bildgebungssysteme (PAI-Systeme) zur verbesserten Diagnostik von Weichgewebe, Gefäßen und Gewebeperfusion sind teuer, groß, energieineffizient, kühlungsintensiv und somit nur bedingt für den klinischen Gebrauch geeignet. Die Herausforderung liegt hierbei nicht in der Lichtquelle, sondern in einer effizienten und anwendungsspezifischen Strahlformung. MELINA integriert optische Metalinsen auf Laserdiodenchips, wodurch energieeffiziente, kompakte, anwendungsspezifisch angepasste PAI-Lichtquellen entstehen, die neue Gerätekonzepte und eine breite klinische Nutzung von PAI ermöglichen.

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. Hier starten zwei neue Projekte:

Q-KOMPASS baut ein Qualifizierungsangebot für anwendungsorientiertes Quantencomputing auf. Hierzu werden drei Demonstratoren entwickelt, die als Lern- und Forschungsumgebung die Basis für offene Software- und Wissensressourcen sowie einen zertifizierten Online-Kurs im Micro-Credential-Format bilden. Dabei schafft die Verbindung von Inhalten aktueller Quantenforschung mit innovativen Lehr- und Qualifizierungskonzepten einen nachhaltigen Zugang zum Quantencomputing als digitale Schlüsseltechnologie.

Q-FEM will Studentinnen aus Physik, Informatik, Chemie, Life Sciences und Ingenieurwissenschaften einen Einblick in das komplexe Feld der Quantentechnologien geben, Orientierung bieten, frühzeitig Kontakt zu Forschung und Unternehmen ermöglichen und entsprechende Karrierewege aufzeigen. Dafür kombiniert das Projekt digitale Inhalte wie Career Maps, Orientierungs-Checks, Themendossiers, Role-Model-Porträts, mit analogen Formaten wie Themenlounges, Open Mic „Quantum Voices" oder Messe-Touren. Um Expertinnen im Bereich Quantentechnologien sichtbar zu machen, wird die bestehende Expertinnen-Datenbank #InnovativeFrauen um diesen Schwerpunkt erweitert.

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. Im September starten hier vier Projekte:

QuKAI entwickelt eine Quantenkamera, die aus einem Array hochsensitiver supraleitender Einzelphotonendetektoren besteht und Qubits 100-mal schneller als die gebräuchlichen Standardkameras auslesen kann. Dazu werden sowohl eine neue Detektortechnologie für blaues oder ultraviolettes Licht als auch eine neue Kühltechnologie, die ohne Seltene Erden auskommt, erforscht und entwickelt. Die neue Kamera ermöglicht die Beschleunigung von Neutralatom-QPUs und deren schnelle Anbindung an Quantennetzwerke.

Um eine skalierbare Hardware zur Durchführung paralleler Gatteroperationen zwischen logischen Qubits zu realisieren, entwickelt DynArray einen Gattercontroller, der auf signifikant verbesserten optischen MEMS-Flächenlichtmodulatoren (MEMS-SLMs) aufbaut. Dabei wird der Ansatz einer schnellen und parallelen Verschiebung einer großen Anzahl optischer Fallen mithilfe von MEMS-SLMs verfolgt. Die Bildwiederholrate soll sich so insgesamt um den Faktor 20 erhöhen und die verbesserte Technologie soll in einen neuartigen Gattercontroller für logische Quantengatter, parallel in einen Controller für physikalische Gatter, integriert werden. Die Technologie eröffnet neue Möglichkeiten in der Skalierung und der Konnektivität von Neutralatom-Quantenrechnern.

Derzeit verfügbare QPUs sind durch ihre Einzelphotonendetektorsysteme eingeschränkt. Die Engpässe im System wären einzeln lösbar, scheitern im Einsatz jedoch an der fehlenden Interoperabilität der Schnittstellen und Systeme. Um diese Beschränkungen aufzuheben, entwickelt DETEQT alle Komponenten und Technologien ganzheitlich, auf Basis supraleitender Nanodraht-Einzelphotonendetektoren (SNSPDs), weiter. Die Innovationen werden bis hin zur Demonstration in praktisch relevanten photonischen QPUs erforscht.

Die Materialqualität isotopenreiner Halbleiter reicht aufgrund chemischer Verunreinigungen aus den Lieferketten nicht aus, um Spin-Qubits mit Kohärenzzeiten jenseits der Marke von 1000 Millisekunden zu realisieren. SiQuel entwickelt instrumentelle Methoden zur Synthese, Aufreinigung und Qualitätsprüfung isotopenreiner Reinstgase, sodass isotopenreines 28SiH4 in einer Materialqualität für den Einsatz in industriellen Reinraumfabrikationslinien bereitgestellt werden kann, um Ladungsträgerqubits mit Kohärenzzeiten von über 1000 ms zu fabrizieren.

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. In diesem Rahmen starten zwei Projekte:

NeoQKat entwickelt neue quantenphotonische Sensoren, um ein neuartiges System zur präzisen Lagekontrolle von Kathetersystemen sowie zur lokalen Temperaturmessung mit nur einem singulären Sensor umzusetzen. Mit dem Sensor werden magnetische Felder an der Spitze des Katheters gemessen, um die Position in Relation zum Ultraschallkopf zu berechnen und zu visualisieren. Zusätzlich erlaubt er eine lokale Temperaturmessung. Das System eröffnet neuartige medizinische Anwendungsfelder, insbesondere für die Neonatologie.

MetaNV-MRT entwickelt ein neues Detektionsprinzip, um die Leistungsfähigkeit von Low-Field-MRT-Systemen zu verbessern. Dabei formen magnetische Metamaterialien das Magnetfeld lokal zur Signalverstärkung, während es durch moderne Quantensensoren direkt gemessen und optisch ausgelesen wird. So können kompakte, leise und mobile MRT-Geräte mit einer besseren Bildqualität verwirklicht werden.

Alle weiteren gefördeten Projekte finden Sie in unserem Projektatlas.