Quantentechnologien

Quantentechnologien sind Technologien, die  gezielt Quanteneffekte ausnutzen. Schon heute wird sie in einigen Bereichen angewendet. Dazu gehören die Halbleitertechnologie, die Magnetresonanztomografie oder die Lasertechnologie. Aktuelle wissenschaftliche und technische Entwicklungen zielen auf die stärkere Ausnutzung der Eigenschaften von Quantenzuständen ab. Dadurch ergeben sich völlig neue Möglichkeiten für Anwendungen –  zum Beispiel in der Informationsübertragung und -verarbeitung.

Neue Entwicklungen im Bereich Quantentechnologie

Bei aktuellen wissenschaftlichen und technischen Entwicklungen der zweiten Generation der Quantentechnologien steht dezidiert der kontrollierte Quantenzustand einzelner oder gekoppelter Systeme im Vordergrund, d. h. seine gezielte Präparation, seine kohärente Kontrolle und nachfolgende Auslese.

Dadurch ergeben sich neue Möglichkeiten für Anwendungen in der Informationsübertragung und -verarbeitung, für höchstpräzise und -sensible Mess- und Abbildungsverfahren, oder auch wenn es darum geht, heutige Beschränkungen bei der Simulation komplexer Systeme zu überwinden.

Grundlagenforschung für neue Anwendungen

Die Förderung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung konzentriert sich auf die Anwendungsfelder der Quantentechnologien, in denen grundlegende physikalische Forschungsarbeiten eine wesentliche Rolle spielen. Auch die Überführung von Laborsystemen in praxistaugliche Systeme wird unterstützt. Geförderte werden:

  • Quantenkommunikation und -kryptografie
  • Quantencomputer und -simulation
  • Quantensensorik und -metrologie

Die Quantenkryptographie ermöglicht die sichere Datenübertragung zwischen zwei Punkten und zukünftig auch in Quantennetzwerken. Nachrichten, die per Quantenkryptografie verschlüsselt wurden, können selbst mit einer zukünftigen, besseren Technologie nicht entschlüsselt werden, auch wenn sie abgefangen und gespeichert werden sollten.

Die Quanteninformationstheorie wird künftig die Basis für leistungsfähigere Rechnerkonzepte und Rechenverfahren sein. Quantencomputer sollen einmal Rechnungen lösen, für die heutige Computer zu lange brauchen oder die sie gar nicht bewältigen können.

Nutzt man die Quanteneigenschaften einzelner Atome und Materialien, ist es möglich, Größen wie Temperatur, Position, Zeit und Bewegung, Gravitation oder elektrische und magnetische Felder mit bisher unerreichter Genauigkeit nachzuweisen. Damit lassen sich vielfältige Anwendungen erschließen, die von der Gehirnforschung bis zur Suche nach Rohstoffen reichen.