QuantumBW: Land stellt Quantenstrategie an der Universität Stuttgart vor

Im Zentrum für Angewandte Quantentechnologie (ZAQuant) der Universität Stuttgart haben der baden-württembergische Ministerpräsident Winfried Kretschmann, Wissenschaftsministerin Petra Olschowski und Wirtschaftsministerin Dr. Nicole Hoffmeister-Kraut mit Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft am 21. April ihre „Innovationsoffensive in der Quantentechnologie“ gestartet. Quantum^BW gibt dem bereits bestehenden Netzwerk aus Universitäten, Forschungseinrichtungen, Global Playern und Start-ups Struktur. Es bündelt die Forschungsaktivitäten und Initiativen im Land unter einem Dach und stärkt damit die bestehenden Aktivitäten in Quantensensorik und Quantencomputing.

Dass die Universität Stuttgart wichtiger Teil der Quanten-Community ist, zeigt sich in ihrem Forschungsschwerpunkt Quantentechnologie, der mit hochmoderner Infrastruktur und in internationalen, interdisziplinären, hochdotierten Kooperationsprojekten das breite Spektrum von der Grundlagenforschung bis hin zur Erschließung technologischer Anwendungen abdeckt.

Das IQST, das Zentrum für Integrierte Quantenwissenschaften, wurde bereits 2014 gegründet und ist als eines der führenden Quantenzentren weltweit etabliert. Die Universität Stuttgart erforscht hier die Grundlagen der Quantenwissenschaften und überführt sie in Quantentechnologie-Anwendungen zusammen mit der Universität Ulm und dem Max-Planck-Institut für Festkörperforschung, sowie zahlreichen Partnern aus der Industrie. Im Zukunftscluster „Quantensensoren der Zukunft“ QSens des Bundesministeriums für Bildung und Forschung forscht sie federführend mit Partnern aus Wissenschaft und Industrie an der industriellen Nutzung der Quantensensorik.

Im ZAQuant stehen seit 2021 die Spitzenforschung an neuartigen nanophotonischen Quantensensoren und -materialien sowie Präzisionsmessungen mit Quantensensoren im Fokus. Forschende der Universität Stuttgart sind zudem in Projekten des Kompetenzzentrums Quantencomputing Baden-Württemberg, in dem der derzeit stärkste Quantencomputer Europas entsteht, sowie in weiteren Projekten stark engagiert, etwa der Entwicklung eines Rydberg-Quantencomputers oder im Zentrum für Quantenphotonik CZS Center QPhoton.

Professor Wolfram Ressel, Rektor der Universität Stuttgart, begrüßte die Gäste zur Quantum^BW-Kickoff-Veranstaltung im weltweit modernsten Forschungsgebäude für Quantentechnologien ZAQuant. Er betonte: „Die Universität Stuttgart mit ihrer Spitzenforschung im Bereich der Quantentechnologie und ihrer exzellenten Infrastruktur wie dem ZAQuant freut sich, zusammen mit QuantumBW das Land Baden-Württemberg im internationalen Wettbewerb um Ideen, Köpfe, Märkte und Investitionen weiter voranzubringen.“

Ministerpräsident Kretschmann sprach in seinem Impulsvortrag von Quantentechnologien als Schlüsseltechnologie der Zukunft: „Sie haben das Potenzial, unsere Welt auf eine Weise zu transformieren, wie wir es uns bisher nicht vorstellen konnten.“ Hochleistungsfähige Quantencomputer, ultrasensible Sensoren oder besonders präzise MRT-Geräte bieten in den zentralen gesellschaftlichen Bereichen Gesundheit, Mobilität und Klimaschutz enorme Chancen. „Baden-Württemberg hat in Wissenschaft und Industrie herausragende Quanten-Expertise: Mit Quantum^BW stellen wir jetzt die entscheidende Weiche, damit Baden-Württemberg diese Spitzenposition ausbaut“, sagte Kretschmann und rief das Ziel aus, erste konkrete Produkte, marktreife Anwendungen und regionale Wertschöpfung in drei bis fünf Jahren zu erhalten.

Quantum^BW basiere auf einem erfolgreichen Netzwerk, das etwa in der medizinischen Diagnostik und Bildgebung bereits gesellschaftlichen Mehrwert schaffe, sagte Wissenschaftsministerin Olschowski im Podiumsgespräch zu Inhalten und Zielen von Quantum^BW. Durch die neue Struktur und Dachmarke werde das Netzwerk gestärkt und international noch sichtbarer. „Damit steigern wir auch die Anziehungskraft für hochqualifizierte Forschende und Fachkräfte. Wir setzen an, wo Baden-Württemberg bereits besonders stark ist: Insbesondere in der Quantensensorik ist die Dichte exzellenter Forschungseinrichtungen und führender Unternehmen hoch.“ Diese Fokussierung, kombiniert mit der starken Einbindung der Industriepartner, unterscheide Quantum^BW von anderen Netzwerken in Deutschland.

„Es ist wichtig, dass wir bei der Wertschöpfung mit neuartigen Quantensensoren oder den Anwendungen des Quantencomputings möglichst weit vorne mitspielen“, betonte Wirtschaftsministerin Hoffmeister-Kraut. Für sie zählt auch, dass die Akteure in Quantum^BW an einem Strang ziehen und „aus Quanteninnovationen neue industrielle Standbeine im Land entstehen lassen“.

Der Quantum^BW-Sprecher für Wissenschaft, Professor Joachim Ankerhold, Leiter des Instituts für Komplexe Quantensysteme an der Universität Ulm, sieht nicht nur in der Quantensensorik ungeahnte Perspektiven für die Anwendung: „Auch wenn das Quantencomputing noch deutlich mehr grundlegende Entwicklungsarbeit braucht, besitzt es das Potenzial, zum Beispiel die Materialforschung oder Logistik zu revolutionieren.“ Der Quantum^BW-Sprecher für Wirtschaft Dr. Volkmar Denner, ehemaliger Vorsitzender der Bosch-Geschäftsführung, ergänzte, dass Quantentechnologien hohe Vorleistungen und langes Durchhaltevermögen erfordern, doch dann ganz neue Anwendungen entstehen können.

Nach dem Podiumsgespräch erhielten die Gäste aus Politik, Wissenschaft und Wirtschaft Einblick in die Forschung in den bestens abgeschirmten Präzisionslaboren im ZAQuant. „Die Dämpfung gegen äußere Erschütterungen in unseren Laboren besteht aus 200 Tonnen Betonblöcken auf Luftfedern“, erläuterte Professor Jörg Wrachtrup, Leiter des ZAQuant der Universität Stuttgart. „Darin können wir atomar präzise Materialien für die Quantentechnologien herstellen, also zum Beispiel Atome als Quantenbits auf einer Oberfläche anordnen.“ Sein Team zeigte, wie Muskelkontraktionsmessung mit Quanten funktioniert: Dies eröffnet völlig neue Möglichkeiten etwa für intelligente Prothesen und zukünftige Mensch-Maschine-Schnittstellen im Alltag.

QSens-Sprecher Professor Jens Anders von der Universität Stuttgart und sein Team präsentierten den Gästen erste tragbare Quantensensoren, die auf der Messung von Kern- und Elektronenspins basieren und die im Cluster QSens an der Universität Stuttgart entwickelt wurden. „Eine der ersten Zielanwendungen dafür liegt in der hochpräzisen Qualitätskontrolle in Fertigungsprozessen im Kontext von Industrie 4.0. Darüber hinaus liegen weitere zukünftige Anwendungen in der Materialforschung und der personalisierten Medizin“, sagte Anders und spannte sogleich den Bogen zur Quantenstrategie des Landes: „Wir freuen uns auf Quantum^BW, weil wir als Forschende mit starken Industriepartnern unsere Spitzenforschung in nachhaltige Wertschöpfungsketten überführen können.“

Nicht nur Wissenschaftler*innen, sondern auch Firmen und Start-ups nutzten die QuantumBW-Veranstaltung fürs Netzwerken. Sie präsentierten verschiedene Anwendungsbereiche der Quantentechnologie: von einer Quanten-basierten Kaffeemaschine bis zur erschwinglichen Bildgebungstechnologie, die zeigt, ob Krebs-Therapien ansprechen. Auch Ausgründungen der Universität Stuttgart wie Swabian Instruments mit ihren Messgeräten für hochgenaue Mikroskopie an Molekülen waren vor Ort und zeigten, dass der Transfer von Forschungsergebnissen in Anwendungen erfolgreich ist.