Quantenmaterialien
Die Verbesserung bekannter Materialklassen und die Erforschung neuer Materialien und Prozesse für Quantensysteme sind ein Beitrag zur Stärkung der technologischen Souveränität Deutschlands und Europas. Das BMBF unterstützt mit der Maßnahme „Innovative Materialien und Prozesse für Quantensysteme“ sowohl Projekte, die innovative Materialien und Prozesstechnologien für konkrete Anwendungen in der Photonik und den Quantentechnologien (weiter-) entwickeln als auch solche, die gänzlich neuartige Materialien und Prozesse für quantentechnologische Anwendungen erforschen. Hier starten zwei neue Projekte:
GOI-4-IQ-Nano entwickelt einkristalline GaP (Galliumphosphid)‐Dünnschichten auf Glassubstraten (GaP‐on‐Insulator, GOI) als neue Plattform für die hochintegrierte Quanten‐Nanooptik. Die Wafer werden zusätzlich lateral mikro‐ und nanostrukturiert, um photonische integrierte Schaltkreise und Metaoberflächen zu realisieren.
Integrierte quantenoptische Systeme auf Basis von GOI zu realisieren, stellt eine große technologische Herausforderung dar. Das Projekt will den Nutzen und die Überlegenheit des Materialsystems in anwendungsrelevanten Strukturen experimentell nachweisen.
QuantumSpice erforscht und optimiert Materialkombinationen und Prozessierungsoptionen, die bei der Fabrikation von supraleitenden Quantenschaltkreisen eingesetzt werden. Hier steht die Verbesserung der Qualität und Zuverlässigkeit von Josephson‐Kontakten, die einen Grundbaustein aller supraleitenden Quantencomputerchips darstellen, im Vordergrund. Ferner werden innovative Charakterisierungsmethoden erforscht, die erheblich beschleunigte Lernzyklen ermöglichen. So werden neue Möglichkeiten geschaffen, die Forschung an den Schaltkreisen zu beschleunigen sowie auf die erforderliche Leistungsverbesserung und Skalierung dieser Technologie hinzuarbeiten.
Nachhaltigkeit
Die Maßnahme „Quantentechnologische und photonische Systemlösungen für Herausforderungen des Umwelt- und Klimaschutzes, der Biodiversität, der nachhaltigen Energiesysteme und der Ressourcenschonung“ unterstützt sowohl Projekte, die quantentechnologische und photonische Systemlösungen für besonders drängende ökologische Herausforderungen bei der Transformation in Richtung Nachhaltigkeit erforschen und entwickeln als auch solche zur Zusammenarbeit und Vernetzung zwischen Akteuren aus Wirtschaft und Wissenschaft in den Bereichen Photonik, Quantentechnologie und Nachhaltigkeit. Im November starten hier drei neue Projekte:
NQUA schafft ein System für den flächendeckenden, kostengünstigen und nachweisbaren Abbau von per‐ und polyfluorierten Chemikalien (PFAS). Es entwickelt einen Technologiedemonstrator eines Quantensensors, um 19F‐NMR‐Signale von PFAS in der späteren Einsatzumgebung zu detektieren. Dieser wird mit einem neuartigen Ultraschall‐Reaktor zum Abbau von PFAS kombiniert. Das System ermöglicht einen in großem Maßstab effizienten Abbau und eine zuverlässige Überwachung des tatsächlichen PFAS‐Pegels.
quantiFARM entwickelt ein differentialdiagnostischen Fluoreszenz‐ Analysesystem zur schnellen und kostengünstigen Erfassung umweltrelevanter Pflanzen‐ und Bodeneigenschaften. Für das Pflanzen- und Bodenscreening wird eine neuartige Kombination von tragbarer und feldtauglicher optischer Sensorik eingesetzt. Die gesammelten Informationen werden dann mittels KI gemeinsam ausgewertet. Die genaue Erfassung von Pflanzenvitalität und Bodenparametern ermöglicht einen bedarfsorientierten und somit umweltschonenderen Einsatz von Dünge‐ und Pflanzenschutzmitteln.
ECOPLAS entwickelt ein Messsystem zur Nahe‐Echtzeit‐Detektion der E. coli‐Konzentration und der Zellviabilität in für die landwirtschaftliche Wiederverwendung aufbereitetem Wasser. Das vor Ort einsetzbare Gerät wird anhand von Anwendungen für die landwirtschaftliche Bewässerungen und zur Gewässerüberwachung erprobt. Das System ermöglicht eine ortsnahe, sichere Wiederverwendung von aufbereitetem Abwasser bei ressourcenschonender Desinfektion. Perspektivisch ist die Weiterentwicklung für andere Anwendungsfelder möglich.
Alle weiteren gefördeten Projekte finden Sie in unserer Projektübersicht.