Leuchtturmprojekte Quantenmesstechnik
Mit der Fördermaßnahme „Leuchtturmprojekte der quantenbasierten Messtechnik zur Bewältigung gesellschaftlicher Herausforderungen“ fördert das BMBF komplexe Verbundprojekte und Demonstrationsvorhaben in den Themenfeldern Quantensensorik, Quantenmetrologie und Quantenbildgebung, die bedeutende gesellschaftliche Bedarfe adressieren. Die neuen Herausforderungen und Anwendungen erfordern interdisziplinäre Kooperationen in der Wissenschaft jenseits etablierter Geschäftsmodelle und Wertschöpfungsketten. Demnach sollen sich die Kompetenzen der Teilnehmenden solcher Projekte komplementär ergänzen. Im Rahmen dieser Maßnahme starten drei neue Projekte:
QUANCER demonstriert eine neuartige Tumordiagnostik auf Basis quantenoptischer Bildgebung. Es nutzt die Quanten-Infrarot-Mikroskopie, die eine chemisch-selektive Bildgebung und damit die Detektion von Tumorgewebe und anderer Veränderungen in der Gewebemorphologie erlaubt. Dieses Verfahren wird erstmalig mit einem Mikroskopiesystem verbunden und im klinischen Umfeld getestet. So entsteht perspektivisch ein neues Instrument für die Krebsdiagnostik.
NeuroQ nutzt gezielt erzeugte Kristalldefekte in künstlichem Diamant, um neuartige laserbasierte Magnetfeldsensoren für den Einsatz in Brain-Computer Interfaces (BCIs) zu entwickeln. Mit den neuen Sensoren, integriert in ein kompaktes und bewegliches Messmodul, soll ein Exoskelett umgesetzt werden, das unter Alltagsbedingungen deutlich präziser als bislang zu steuern ist. Der Ansatz verfolgt die gleichzeitige Nutzung von mehr als einem Steuerungsbefehl und damit eine Verbesserung des alltäglichen Lebens von gelähmten Menschen.
AeroQGrav entwickelt eine „Fluggravimetrie“, die die Technologie der Quantengravimetrie nutzt und für den Einsatz in Flugzeugen ertüchtigt, anpasst und im realen Einsatz demonstriert. Sie ermöglicht eine höhere räumliche und zeitliche Auflösung bei zugleich höherer Langzeitstabilität in der Messung der Schwerebeschleunigung. So können Messungen in verschiedenen gesellschaftlich relevanten Feldern verbessert und, aufgrund einer Verbesserung des Geoidmodells der Erde, präzisere Vorhersagen von Satellitentrajektorien getroffen werden.
Wissenschaftliche Vorprojekte
Zur Bewertung von Ergebnissen der Grundlagenforschung bezüglich ihres Marktpotenzials sind wissenschaftlich-technische Vorarbeiten notwendig. Mit der Maßnahme „Wissenschaftliche Vorprojekte (WiVoPro): Photonik und Quantentechnologien“ fördert das BMBF 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.
Im Rahmen dieser Maßnahme startet das Projekt QuanTEAM. Es untersucht, ob die Genauigkeit von Abstandsmessungen und die Messrate von Sensoren durch quantenmechanische Effekte wie Superpositionszustände und Kohärenz erhöht werden können. Zudem wird erforscht, inwieweit sich die Sensoren durch neue Messmethoden verkleinern lassen, was die Möglichkeit eröffnet, Sensoren im Mikro- und Nanometerbereich durch Ausnutzen der Quanteneigenschaften im Emitter zu optimieren, zu miniaturisieren und neue Anwendungsfelder zu erschließen.
Quantum Futur 2
Der Nachwuchswettbewerb „Quantum Futur – Runde 2“ bietet jungen Akademikerinnen und Akademikern die Start- und Rahmenbedingungen, um den Übergang von Erkenntnissen der Grundlagenforschung in neuartige Anwendungen in der Industrie zu stimulieren. Mit dem Ziel, nachhaltige Forschungsstrukturen zu schaffen, sollen unabhängige Nachwuchsgruppen aufgebaut und neue interdisziplinäre Forschungsansätze in den Quantentechnologien aufgegriffen werden.
Das Projekt DiamondNanoNMR, das im Rahmen dieser Fördermaßnahme startet, verfolgt den Ansatz, mit Quantensensoren die Kernspinresonanz (NMR) von Probengrößen im Nanometer Bereich zu ermöglichen. Es nutzt Farbzentren im Diamanten als Quantensensoren, die als Nano-Sensoren eingesetzt werden können und in der Lage sind, NMR im subzellulären Bereich zu detektieren. Die Technik wird für biochemische und biomedizinische Anwendungen einsatzbereit gemacht und ermöglicht u. a. erstmals den Einsatz für Proteinstrukturanalysen und Stoffwechsel Untersuchungen. Durch die Nutzung der Quantentechnologie wird es außerdem möglich, die NMR Spektrometer zu miniaturisieren und damit ihre Anwendungsreichweite potenziell zu erhöhen.
Alle weiteren gefördeten Projekte des Programms Quantentechnologien – von den Grundlagen zum Markt finden Sie in unserer Projektübersicht.