In einem neuen Beitrag der Reihe »acatech IMPULS« haben Autorinnen und Autoren der Deutschen Akademie der Technikwissenschaften den derzeitigen Stand der Quantentechnologien in Deutschland zusammengefasst. Die Ergebnisse basieren auf der Auswertung von Fachliteratur sowie der Durchführung von explorativen Experteninterviews mit insgesamt 95 Vertreterinnen und Vertretern aus Wissenschaft, Wirtschaft, Politik und Gesellschaft. An den Interviews beteiligt war auch Prof. Andreas Tünnermann, Leiter des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena und des Instituts für Angewandte Physik der Friedrich-Schiller-Universität Jena.
Vielversprechendes Potenzial für die Zukunft
In ihrer Bestandsaufnahme kommt die Acatech zu dem Schluss, dass neben dem Quantencomputer zukünftig auch weitere neue, öffentlich aber vergleichsweise wenig diskutierte Quantentechnologien einen großen Einfluss auf unser Leben haben werden. Praxistaugliche Quantensimulatoren könnten schneller als der Quantencomputer realisierbar sein und damit früher als dieser in der Materialforschung eingesetzt werden. Abhörsichere Quantenkommunikation könnte zu einem zentralen Bestandteil unserer IT-Architektur werden. Nicht zuletzt könnte die Ausnutzung quantenmechanischer Effekte in neuartigen Sensoren diagnostische Verfahren zugleich präziser und für die Patientinnen und Patienten angenehmer machen.
Initiativen und Großprojekte zur Realisierung und dem Transfer von Quantentechnologien
Um solche Zukunftsprognosen schneller umsetzbar zu machen und die dafür benötigten Technologien in die Anwendung zu bringen, sind das Fraunhofer IOF sowie das Institut für Angewandte Physik der Friedrich-Schiller-Universität Jena in verschiedenen Initiativen und Großprojekten organisiert. Adressierte Themenfelder sind dabei insbesondere die Quantenkommunikation, das Quantenimaging und zunehmend auch das Quantencomputing.
Im Rahmen der BMBF-Initiative »QuNET« bereiten die Konsortialpartner Fraunhofer IOF, Fraunhofer HHI, DLR Institut für Kommunikation und Navigation KN und das Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts MPL beispielsweise seit 2019 den Aufbau einer Quantenkommunikationsinfrastruktur vor. Durch den Einsatz integrierter Optik gelang es den Jenaer Forscherinnen und Forschern hier bereits, für den Aufbau komplexerer Quantennetzwerke benötigte, stark miniaturisierte Komponenten zu realisieren.
Um die Vernetzung der Forschungseinrichtungen in Deutschland – aber auch europaweit – weiter auszubauen, wurde im Jahr 2017 zudem das Fraunhofer-Leitprojekt QUILT (Quantum Methods for Advanced Imaging Solutions) initiiert. Dabei handelt es sich um ein Konsortium von sechs Fraunhofer-Instituten sowie Partnern aus Wissenschaft und Industrie, die eng auf dem Gebiet der quantenbasierten Bildgebungsverfahren zusammenarbeiten. Hier wurden bereits erste anwendungsnahe Quantenimaging-Komponenten und Quantenspektrometer entwickelt.
Trotz verschiedener Fördermaßnahmen des BMBF für den wirtschaftlichen Transfer von Technologien bewerten die Expertinnen und Experten in der Acatech-Studie die Start-up-Landschaft in Deutschland insgesamt als noch zu unterentwickelt und berichten von einem Mangel an Wagnis- und vor allem Wachstumskapital. Aktivitäten an Universitäten und außeruniversitären Forschungseinrichtungen, wie dem Transferzentrum Digital Innovation Hub Photonics am Fraunhofer IOF, käme deshalb eine essenzielle Bedeutung für die Wertschöpfungsketten in den jeweiligen Feldern der Quantentechnologien zweiter Generation zu.