Das Ziel heißt Quantentechnologie für den Alltag

Dr. Tobias Vogl richtet einen optischen Chip mit einer Quantenlichtquelle aus.
Foto: Jens Meyer/Uni Jena

Neue Nachwuchsforschungsgruppe „Integrierte Quantensysteme“ der Friedrich-Schiller-Universität Jena wird vom Bundesforschungsministerium mit 3,3 Millionen Euro gefördert.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert die neue Nachwuchsforschungsgruppe „Integrierte Quantensysteme“ der Friedrich-Schiller-Universität Jena mit gut 3,3 Millionen Euro für die Dauer von fünf Jahren, hat das BMBF jetzt mitgeteilt. Die Gruppe aus fünf Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern nimmt umgehend die Arbeit auf. Ihre Aufgabe ist es, die Alltagstauglichkeit moderner Quantentechnologien zu erproben und nachzuweisen.

„Wir werden neue Wege gehen, um Laboraufbauten in eine Alltagstechnologie zu transformieren“, umreißt Dr. Tobias Vogl das Ziel der Arbeitsgruppe. Der 30-jährige Wissenschaftler vom Institut für Angewandte Physik der Universität Jena leitet die neue Nachwuchsgruppe. „Als besonders vielversprechend schätzen wir die Kombination aus Festkörperphotonik und Quantenmaterialien ein“, sagt Tobias Vogl. In der neuen Gruppe sollen besonders die Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten von Bornitrid erforscht werden. Dieser Bor-Stickstoff-Verbund ist ein Nichtleiter, der fluoreszierende Defekte ausbilden kann, die bei Laserbestrahlung einzelne Photonen emittieren. Die verwendeten Kristalle dieses Materials sind typischerweise zwischen fünf und 20 Nanometer stark.

Kompakte Sensoren mit höherer Präzision sind eines der Ziele

Die potenziellen Anwendungen der neuen Quantentechnologien sind vielfältig. Tobias Vogl spricht etwa von Sensoren, die deutlich kompakter als herkömmliche sein werden und dabei noch wesentlich präziser. Anders als bei vergleichbaren Quantentechnologien werden die neuen Systeme ohne aufwändige Kühlanlagen auskommen, sie funktionieren bei Raumtemperatur. Zum Einsatz könnten diese neuartigen Sensoren etwa bei der berührungslosen Messung von elektrischem Strom kommen: „Der Vorteil dieser Messmethode ist es, dass keine Leitungsverluste auftreten“, sagt Tobias Vogl. Gerade in Bezug auf dezentrale Energieerzeugung wäre das ein immenser Nutzen. Eine weitere Innovation wären transportable kompakte MRT-Geräte, die etwa in der Notfallmedizin eingesetzt werden könnten.

Die Nachwuchsgruppe „Integrierte Quantensysteme“ basiert auf dem Projekt „ATOMIQS“ – das steht für Atomar dünne Materialien für Integrierte Quantensysteme. Dabei werden neuartige Quantenlichtquellen in atomar dünnen 2D-Materialien untersucht und mit Lichtwellenleitern kombiniert. Erforscht wird eine effiziente Schnittstelle zwischen den einzelnen Quantenbaugruppen. „Außerdem integrieren wir die 2D-Materialien in optische Systeme, wodurch es ermöglicht wird, die photophysikalischen Eigenschaften von Quantenemittern maßzuschneidern“, sagt Vogl. Zunächst in Modellrechnungen simuliert und optimiert, sollen diese optischen Systeme danach mit modernen Nanofabrikationstechnologien hergestellt werden.

Die Nachwuchsforschungsgruppe von Tobias Vogl ist international besetzt. Einer der Wissenschaftler kommt aus Australien, einer aus dem Iran. Dr. Vogl ist zudem als Verbundkoordinator eines zweiten Drittmittelprojekts tätig. Ziel dieses Projekts ist es, Quantenemitter im Weltraum zu testen. In Kooperation mit internationalen Partnern wird dafür ein Satellit konfiguriert, der 2024 ins All geschossen werden soll. Auch hier wird über Grenzen hinweg gemeinsam geforscht: Die Forscher und Forscherinnen kommen aus den USA, China, Indien, Israel, Thailand und dem Iran.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Dr. Tobias Vogl
Institut für Angewandte Physik der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Albert-Einstein-Straße 15, 07745 Jena
Telefon: 03641 / 947992
E-Mail: tobias.vogl@uni-jena.de
https://www.iap.uni-jena.de/iqs

http://www.uni-jena.de/

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