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Mit künstlichen Nanodiamanten lassen sich Sensoren und etwa bildgebende Verfahren verbessern. Auch im neuen Zukunftscluster QSens werden solche künstlichen Diamanten eingesetzt  Heiko Grandel  Uni Ulm
Mit künstlichen Nanodiamanten lassen sich Sensoren und etwa bildgebende Verfahren verbessern. Auch im neuen Zukunftscluster QSens werden solche künstlichen Diamanten eingesetzt Heiko Grandel Uni Ulm

Forschende aus Ulm und Stuttgart waren im hochkompetitiven BMBF-Wettbewerb
"Clusters4Future" erfolgreich. Gemeinsam mit Industriepartnern werden sie
im Zukunftscluster QSens hochleistungsfähige Quantensensoren entwickeln
und zur Marktreife bringen. Anwendungen reichen von der personalisierten
Medizin bis zum automatisierten Fahren. Alleine in der ersten Förderphase
stehen den Forschenden bis zu 15 Millionen Euro zur Verfügung.

Zukunftscluster für Forschende der Universitäten Ulm, Stuttgart und ihre
Industriepartner! Das Verbundprojekt QSens hat sich im  Wettbewerb
„Clusters4Future“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF)
als eines von sieben Innovationsnetzwerken bundesweit durchgesetzt.
Gemeinsam mit spezialisierten Unternehmen wollen Forschende aus Stuttgart
und Ulm Quantensensoren der Zukunft entwickeln und diese zur Marktreife
führen. Anwendungen reichen von der personalisierten Medizin über das
automatisierte Fahren bis zur Informationstechnologie. In den kommenden
zehn Jahren fördert das BMBF Zukunftscluster mit bis zu 450 Millionen Euro
– aus der Wirtschaft kommen Zuwendungen in ähnlicher Höhe. Die erste
Förderphase über drei Jahre bringt jedem Cluster bis zu 15 Millionen Euro.

Hochempfindliche und kostengünstige Sensoren für die medizinische
Bildgebung, die hochpräzise Navigation oder Klimaforschung waren bisher
Zukunftsmusik. Doch jetzt steht die zweite Generation der
Quantentechnologien auf der Schwelle zur Anwendung. Insbesondere im
Bereich Quantensensorik gelten Forschende der Universitäten Ulm und
Stuttgart seit vielen Jahren als weltweit führend. Im Projekt QSens, das
jetzt vom BMBF als Zukunftscluster ausgewählt wurde, sollen nun
Erkenntnisse aus der Grundlagenforschung in die Anwendung getragen werden.
Auf dem Weg zu serienreifen Hightech-Sensoren werden die Forschenden von
Industriepartnern begleitet, die teils Weltmarktführer in der
Sensortechnologie sind – darunter Bosch, Zeiss und Bruker. „Die
Besonderheiten der Quantenwelt bieten einzigartige Möglichkeiten zur
Verbesserung der Sensorperformance. Revolutionäre Steigerungen der
Empfindlichkeit eröffnen neue Anwendungen – von der Erdbeobachtung aus dem
Weltraum bis zur Abbildung der menschlichen Gehirnaktivität“, erklärt
Professor Joachim Ankerhold, Leiter des Instituts für Komplexe
Quantensysteme und Forschungs-Vizepräsident der Universität Ulm.

Das Zukunftscluster QSens konzentriert sich auf die Bereiche Gesundheit,
Mobilität, Informationstechnologie („Internet of things“) und
Nachhaltigkeit. Für solche Anwendungen werden Quantensensoren entwickelt,
deren präzise Messungen sich an der Grenze des Machbaren bewegen. Diese
Leistungsfähigkeit wird durch die Gesetze der Quantenmechanik möglich: Die
Sensoren nutzen die Verschränkung und Dekohärenz der kleinsten Teilchen
auf verschiedenen Quantenplattformen. Als physikalische Basis setzen die
Forschenden in der ersten Förderphase auf Defekte in Festkörpern wie
Diamanten. Später kommen weitere Quantenplattformen hinzu. In den ersten
drei Jahren des Projekts QSens sollen bestehende Technologien zur
Serienreife gebracht werden. In so genannten Blue-Sky-Projekten und
folgenden Förderphasen werden neue „Durchbruchtechnologien“ entwickelt.

Anders als die meisten Verbundprojekte umfasst QSens ein
„Innovationsökosystem“, das die gesamte Lieferkette für die beforschten
Sensoren abdeckt. Über das gemeinsame, interdisziplinäre Zentrum für
Integrierte Quantenwissenschaften und Technologie (IQST) arbeiten die
Universitäten Ulm und Stuttgart seit vielen Jahren mit den industriellen
QSens-Partnern Bosch, Zeiss, Trumpf und Bruker zusammen. Das Industrie-
Konsortium wird durch Biotechnologie- und Pharmaunternehmen wie Boehringer
Ingelheim und Rentschler ergänzt.
Weitere Kooperationen bestehen mit dem Landesforschungsinstitut IMS CHIPS
und dem künftigen Quantentechnologie-Standort des Deutschen Zentrums für
Luft- und Raumfahrt in Ulm (DLR-QT). Mit Forschungsbauten wie dem Ulmer
Zentrum für Quanten- und Biowissenschaften (ZQB), dem Zentrum für
Angewandte Quantentechnologie in Stuttgart (ZAQuant) und der Infrastruktur
der Unternehmen steht dem Zukunftscluster eine einmalige Forschungs- und
Entwicklungsumgebung zur Verfügung.

„Die langjährige, strategische Kooperation der Universitäten Stuttgart und
Ulm in der Quantentechnologie ist die Basis des neuen Zukunftsclusters.
QSens erlaubt es uns, gemeinsam mit den Industriepartnern, schneller und
fokussierter Ergebnisse aus der Grundlagenforschung in vielversprechende,
wertschöpfende Anwendungen zu überführen“, so der Ulmer
Universitätspräsident Professor Michael Weber. Der Rektor der Universität
Stuttgart, Professor Wolfram Ressel, sagte nach der Verkündung durch
Bundesforschungsministerin Anja Karliczek: „Ich gratuliere allen
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern im Zukunftscluster ,Qsens‘ der
Universitäten Stuttgart und Ulm, dass sie gemeinsam mit Forschungspartnern
aus der Industrie zu den Gewinnern des BMBF-Wettbewerbs gehören. Diese
prominente Förderung trägt zu einer konsequenten Weiterentwicklung des
Potenzialbereichs Quantentechnologie der Universität Stuttgart und der
Forschungsexpertisen an der Universität Ulm bei. Sie wird unsere
Forschungsleistungen auf diesem Zukunftsgebiet noch sichtbarer machen.“

Zum Technologietransfer des Zukunftsclusters tragen künftig auch Angebote
wie „Quanten4 KMU“ bei. Über diese Plattform geben die QSens-Akteure ihr
Wissen an kleinere Unternehmen weiter und öffnen sogar ihre Labore. So
sollen die Einstiegshürden für die Nutzung der Quantentechnologie
beseitigt werden. Dazu kommt ein so genannter Quanteninkubator: Im
„Gründerspace“ können Forschende und Studierende Ideen für Start-ups
ausarbeiten und sich von den QSens-Mitgliedern beraten lassen.

Mit dem themenoffenen Wettbewerb „Clusters4Future“ will das BMBF – im
Rahmen der Hightech-Strategie 2025 – eine Stärkung des Wissens- und
Technologietransfers erreichen.
Die sieben  Zukunftscluster wurden in einem mehrstufigen Prozess von einer
unabhängigen Expertenjury ausgewählt. Insgesamt waren 137
Wettbewerbsskizzen eingereicht worden. Im Herbst sollen die Cluster in die
erste, dreijährige Förderphase eintreten. Jede Phase wird mit bis zu 15
Millionen Euro gefördert. Bei positiver Evaluation sind drei Förderphasen
möglich. Weitere, in neuen Zukunftsclustern behandelte Themen umfassen
Mobilitätskonzepte, die nachhaltige Nutzung der Meere, KI-Chips oder die
Gentherapie.