Quanten mit Perspektiven

  • 21. July 2015

Eine Stellungnahme der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina zeigt Innovationspotenziale der Quantentechnologien auf.

Vielen modernen Technologien, etwa Lasern, Atomuhren, modernen Computern oder der digitalen Informationsübertragung, liegen Erkenntnisse der Quantenmechanik zugrunde. Die oft bizarren Folgerungen der Quantenmechanik, etwa die Phänomene der Verschränkung, die sich seit den Siebzigerjahren im Labor realisieren und immer besser testen lassen, sind bislang jedoch irrelevant für Produkte.

Hier eröffnen sich für die „Quantentechnologien“ neuartige und vielfältige Anwendungsperspektiven in der Computer- und Informationstechnik, Kryptografie oder Sensorik. Damit befasst sich die kürzlich veröffentlichte Stellungnahme „Perspektiven der Quantentechnologien“, die unter der Federführung der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina entstanden ist, mit Beteiligung der acatech (Deutsche Akademie der Technikwissenschaften) und der Union der deutschen Akademien der Wissenschaften.

Trotz des hohen Innovationspotenzials der Quantentechnologien gelingt der Transfer von Forschungsergebnissen in die Anwendung in Deutschland derzeit noch kaum, heißt es in der Stellungnahme. Andere Länder wie die USA, Großbritannien oder Singapur hätten dagegen bereits entsprechende Initiativen gestartet. So wurde im Vereinigten Königreich das 270 Millionen Pfund teure „National Quantum Technologies Programme“ ins Leben gerufen, um den Sprung von der quantentechnologischen Grundlagenforschung zur Entwicklung marktreifer Produkte zu unterstützen.

„In Deutschland gibt es bislang keine einzige Firma, die sich mit Quantenanwendungen der zweiten Generation beschäftigen, also solchen, die auf quantenmechanischen Mehr-Teilchen-Phänomen wie der Verschränkung beruhen“, beklagt Quantenphysiker Wolfgang Schleich von der Universität Ulm, der die Stellungnahme maßgeblich initiiert hat. „Quantentechnologische Anwendungen in Reichweite gibt es zum Beispiel im Bereich der Sensorik“, erläutert Schleich. So ermöglicht die Interferometrie mit nichtklassischen Materiezuständen prinzipiell sehr hohe Messgenauigkeiten, etwa um Ladungen und Massen zu bestimmen oder um Gravitationswellen zu messen. Quantensensoren lassen sich sehr vielfältig einsetzen, unter anderem um Maßeinheiten zu realisieren, Rohstoffvorkommen zu erkunden oder zur Navigation und für Erd- und Umweltbeobachtungen.

Um diese wissenschaftlich und wirtschaftlich vielversprechenden Aussichten des Forschungsgebietes nutzen zu können, spricht sich die Stellungnahme der Akademien für eine stärkere Verzahnung von Grundlagenforschung, Entwicklung und Anwendung aus. Dafür sei es sinnvoll, neue Wege der Förderung zu gehen. So können etwa regionale Förderzentren wissenschaftliche Kompetenzen bündeln und ein Umfeld schaffen, das technologische Ausgründungen ermöglicht. Zudem sei es wichtig, sich mit anderen Disziplinen wie Informatik, Mathematik oder Ingenieurswesen und Chemie zu vernetzen.

All das gelinge derzeit jedoch noch ebenso wenig wie eine ausreichende regionale Clusterbildung. Einen ersten Schritt zu einer vertieften Zusammenarbeit stellen Initiativen wie das „Center for Integrated Quantum Science and Technology“ (IQST) in Stuttgart und Ulm, das „Hannover Institut für Technologie“ (HITec) in Hannover und das „Center for Optical Quantum Technologies“ in Hamburg dar. Hier steht allerdings noch die Grundlagenforschung im Vordergrund.

„Wenn die geeigneten Mittel da wären, ließe sich vieles, was bisher nur im Labormaßstab existiert, miniaturisieren und würde dann auch auf das Interesse der Industrie stoßen“, ist Wolfgang Schleich überzeugt und betont: „Es ist höchste Zeit, in die Quantentechnologien einzusteigen.“

Alexander Pawlak / Leopoldina

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