Fraunhofer-Verbund Mikroelektronik in Kooperation mit den Leibniz-Instituten FBH und IHP
Fraunhofer-Verbund Mikroelektronik in Kooperation mit den Leibniz-Instituten FBH und IHP

Quantencomputing

Chancen und Herausforderungen, gesamtgesellschaftliche Einordnung sowie Technologien einer Zukunftstechnologie.

© shutterstock.com | Baivector

Ungeahnte Möglichkeiten durch Quantencomputing

Quantencomputer basieren auf einer vielversprechenden Technologie, die sich grundlegend von der des klassischen Computers unterscheidet.

Sie nutzen unmittelbar die Prinzipien der Quantenphysik, um Informationen zu speichern und Berechnungen durchzuführen. Als kleinste Informationseinheiten dienen dabei sogenannte Qubits.

Im Gegensatz zu klassischen Bits können Qubits in einer beliebigen Superposition von 0 und 1 existieren. Das Prinzip der Superposition sowie die kontrollierte quantenmechanische Verschränkung von Qubits in größeren Systemen erlauben es, Berechnungen hochgradig parallelisiert durchzuführen.

Im Idealfall perfekter Qubit-Systeme wächst die Rechenleistung exponentiell mit der Anzahl an Qubits. Die Realisierung und Skalierung universeller und fehlerkorrigierter Quantencomputer wird jedoch noch viele Jahre an intensiver Forschung und Entwicklung erfordern.
 

Theoretisches Rechenbeispiel für das riesige Quantencomputing-Potenzial:

Ein Quantencomputer mit 300 verknüpften Qubits kann potenziell 2300 mögliche Zustände gleichzeitig beschreiben und damit eine größere Zahl gleichzeitig darstellen, als es Atome im bekannten Universum gibt!
 

»FMD-QNC« Quanten-Enabler Mikroelektronik 

Mit der deutschlandweiten Kooperation »FMD-QNC« bietet die Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland mit weiteren Partnern  einen niederschwelligen Zugang zu den zentralen Enabler-Technologien des Quantencomputings aus dem Bereich Mikroelektronik. 

Weitere Informationen zu »FMD-QNC« finden Sie hier

Neue Rechnertechnologien als Garant für Sicherheit, Wohlstand und Ökologie

© loewn | logulagu GmbH | Bernhard Wolf

Noch sind die neuen Computertechnologien nicht anwendungsreif, ihr disruptives Potenzial ist jedoch sehr groß. Nun gilt es, einen Vorsprung gegenüber der weltweiten Konkurrenz zu generieren. Dies gelingt vor allem durch intensiven Wissenstransfer in die Industrie und besondere Anstrengung bei der Aus- und Weiterbildung von spezialisierten Fachkräften.

Deutschland und Europa sind bei der Forschung zum neuromorphen Computing und zu Quantentechnologien gut aufgestellt, dies kann sich in einem dynamischen Feld jederzeit ändern. Eine Abhängigkeit von anderen Regierungen oder Unternehmen beim Zugriff auf neue Computertechnologien könnte fatale Auswirkungen auf unsere (Cyber-) Sicherheit und Ökonomie haben.

Auch bei der Erreichung von (globalen) ökologischen Zielen bieten die neuen Technologien enorme Chancen. Die nächste Computergeneration kann beispielsweise durch Simulationen zur Entwicklung effektiverer Düngemittel beitragen oder komplexe Szenarien zur globalen Klimaentwicklung erstellen.

Durch den Einsatz von neuromorphen und Quantenmodulen in Hochleistungsrechenzentren wird nicht nur eine erhebliche Leistungssteigerung ermöglicht, sondern es werden auch entsprechende Energieeinsparungen erzielt. Dies ist auf die deutlich verkürzten Laufzeiten bei den einzelnen Rechenoperationen zurückzuführen.

Quantencomputing – eine neue Technologie mit grenzenlosem Potenzial

Einige Beispielanwendungen die derzeit entwickelt werden im Blick!

© Forschungszentrum Jülich | Sascha Kreklau

Kryptographie

Quantenkryptographie kann unsichere Methoden der Verschlüsselung revolutionieren, indem sie sich auf die Verschränkung von Qubits stützt, um sichere Kommunikation zu gewährleisten. 

Chemie- und Materialdesign

Quantencomputer können komplexe chemische und physikalische Prozesse modellieren und simulieren, um Materialien und Medikamente zu entwerfen und zu optimieren. 

Logistik und Transport

Um komplexe Optimierungsprobleme in der Logistik und im Transport zu lösen, können Quantencomputer die Route von Lieferfahrzeugen optimieren (travelling salesman problem) oder die Kapazität von Lagern berechnen.

Finanzen

Quantencomputer können komplexe Finanzmodelle simulieren und Risiken in Echtzeit bewerten, um schnelle Entscheidungen und bessere Ergebnisse zu erzielen.

Künstliche Intelligenz

Um schnellere und genauere Ergebnisse zu erzielen, können Quantencomputer das Training von neuronalen Netzen und anderen KI-Modellen beschleunigen und optimieren.

Quantencomputing – eine neue Technologie mit grenzenlosem Potenzial

Kryptographie | Quantenkryptographie kann unsichere Methoden der Verschlüsselung revolutionieren, indem sie sich auf die Verschränkung von Qubits stützt, um sichere Kommunikation zu gewährleisten. 

Chemie- und Materialdesign | Quantencomputer können komplexe chemische und physikalische Prozesse modellieren und simulieren, um Materialien und Medikamente zu entwerfen und zu optimieren. 

Logistik und Transport | Um komplexe Optimierungsprobleme in der Logistik und im Transport zu lösen, können Quantencomputer die Route von Lieferfahrzeugen optimieren (travelling salesman problem) oder die Kapazität von Lagern berechnen.

Finanzen | Quantencomputer können komplexe Finanzmodelle simulieren und Risiken in Echtzeit bewerten, um schnelle Entscheidungen und bessere Ergebnisse zu erzielen.

Künstliche Intelligenz | Um schnellere und genauere Ergebnisse zu erzielen, können Quantencomputer das Training von neuronalen Netzen und anderen KI-Modellen beschleunigen und optimieren.

Herausforderungen einer disruptiven Zukunftstechnologie

Das Potenzial von Quantencomputern ist enorm. Die ersten Laboraufbauten sind erfolgreich im Einsatz. Es ergeben sich aber einige Schwierigkeiten, die vor einer Überführung in die breite Praxis gelöst werden müssen.

 

Quantensysteme sind sehr empfindlich gegenüber kleinsten Störungen aus der Umwelt. Je größer die Anzahl der Qubits ist, umso schwieriger wird es, die Systeme zu kontrollieren und perfekt vor Störeinflüssen zu schützen.

 

Teilweise lassen sich hervorgerufene Fehler durch geschickte Algorithmen kompensieren oder durch die Kodierung der Quanteninformation auf mehreren physikalischen Qubits nachträglich korrigieren.

 

Es gibt derzeit noch verschiedene konkurrierende Ansätze für die Qubit-Realisierungen wie Supraleiter, neutrale Atome, Ionenfallen und Festkörperspins. Derzeit wird noch erforscht, welche Ansätze sich am besten für das Quantencomputing und dessen verschiedene Anwendungen eignen. Hier muss noch erhebliche Pionierarbeit geleistet werden.

Mikroelektronik als Basis, um Quantencomputing zu kontrollieren

Noch steht nicht fest, welche Technologieplattform sich für Quantencomputer durchsetzen wird. Alle aktuellen Ansätze haben spezifische Vor- und Nachteile. Seien es Bedürfnisse an extreme Kälte, die Größe des Geräts, sehr hoher Kosten oder Skalierbarkeit und Rauschunterdrückung. Im Projekt »FMD-QNC« wird daher technologieoffen an den vielversprechendsten Ansätzen gearbeitet:

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Supraleiter

© Fraunhofer IPMS
PVD (Physical Vapour Deposition)-Anlage zur Materialabscheidung für Qubits im 300-mm-Reinraum des Fraunhofer IPMS (Center Nanoelectronic Technologies CNT) in Dresden.
© Fraunhofer IAF
Kryo-on-Wafer-Messplatz am Fraunhofer IAF, der Charakterisierungen von Wafern bei extrem niedrigen Temperaturen ermöglicht.

Bei dieser Technologie werden die grundlegenden Bausteine eines Quantencomputers, die Qubits, durch widerstandslos fließende Ströme in supraleitenden Schaltkreisen realisiert. Diese Ströme sind relativ robust gegenüber äußeren Störeinflüssen und können die Quanteneigenschaften über lange Zeit beibehalten. 

Die Technologie ist Teil des Projekts FMD-QNC.

Website FMD-QNC: https://www.module-qnc.de/

 

 

Ultrakalte Atome werden im Vakuum einzeln in optischen Fallen aus fernverstimmtem Laserlicht gefangen. Sie repräsentieren perfekte Qubits, die über die Lichtfelder räumlich frei angeordnet werden können. Durch resonantes Licht können die Qubits kontrolliert und gezielt in Wechselwirkung gebracht werden. 

Die Technologie ist Teil des Projekts FMD-QNC.

Website FMD-QNC: https://www.module-qnc.de/

© Fraunhofer IOF
Laserbasierte Adressieroptik für eine Ionenfalle eines Quantencomputers der nächsten Generation, . Fraunhofer IOF ist Partner des Projekts FMD-QNC. Die hier gezeigte Optik wurde im Rahmen vom Projekt AQTION entwickelt und kann als Beispiel der IOF-Fähigkeiten gesehen werden.

Ionen werden durch elektromagnetische Wechselfelder innerhalb einer Vakuumkammer gefangen. Sie bilden dabei lineare Ketten aus perfekten Qubits. Mikroelektronik und Photonik erlauben es, die Ionen elektromagnetisch zu kontrollieren und auszulesen.

Die Technologie ist Teil des Projekts FMD-QNC.

Website FMD-QNC: https://www.module-qnc.de/

© Fraunhofer IAF
Kryogene Messstation am Fraunhofer IAF

Auch die Spins von Elektronen in Festkörpern können als Qubits verwendet werden. Mittels elektrostatisch geladener Elektroden auf Halbleiteroberflächen können Quantenpunkte erzeugt werden, in denen einzelne Elektronen gefangen sind. Durch elektrische und magnetische Wechselfelder können die Elektronen kontrolliert und zur Wechselwirkung gebracht werden. Die eingesetzten Technologien haben große Ähnlichkeit zu denen von klassischen Schaltkreisen.

Die Technologie ist Teil des Projekts FMD-QNC.

Website FMD-QNC: https://www.module-qnc.de/

 

Fraunhofer Kompetenznetzwerk Quantencomputing mit Fraunhofer IAF (Quantenhardware, hybride Rechensysteme), Fraunhofer IIS (Elektronik zur Messung und Steuerung, Quantenalgorithmen für Machine Learning und Optimierung), Fraunhofer IIS/EAS (Optimierung, Simulation), Fraunhofer IMS (Halbleiterelektronik und Sensoren) 

 

Herzstück des Kompetenznetzwerks Quantencomputing ist der IBM Q System One in Ehningen.

Technische Daten:

• 27 supraleitende Qubits

• Quantenvolumen von 64

• Kohärenzzeit ≈ 100 μs

• Single Qubit Gate Fehler ≈ 0,05%

• 2 Qubit Gate Fehler ≈ 1%

• Operationszeit 2 Qubit Gate ≈ 500 ns für CNOT

https://www.fraunhofer.de/de/institute/kooperationen/fraunhofer-kompetenznetzwerk-quantencomputing.html


Strategisches Forschungsthema Mikroelektronik für Quantentechnologien @ Fraunhofer EMFT, u.a. mit Mikro- und Nanotechnologien zur Herstellung von Qubit-Chips und -Systemen mit dem Schwerpunkt Skalierung und Fertigung I heterogene 3D-Integration der Qubit-Chips auf Wafer-Ebene I Test- und Analysemöglichkeiten für Quantenchips I Rolle-zu-Rollehergestellte flexible rauscharme Verbindungen für Quantencomputer mit supraleitenden Materialien mittels Lithografie produziert I Design und Entwicklung von ASICs

https://www.emft.fraunhofer.de/de/forschung-entwicklung/strategische-forschungsthemen/
 

Mikro- und Nanotechnologien zur Herstellung von Qubit-Chips und -Systemen mit dem Schwerpunkt Skalierung und Fertigung @ Fraunhofer EMFT

https://www.emft.fraunhofer.de/de/forschung-entwicklung/mikrotechnologien-nanotechnologien.html


Heterogene 3D-Integration zur Integration und Miniaturisierung der Qubit-Chips auf Wafer-Ebene @ Fraunhofer EMFT

https://www.emft.fraunhofer.de/de/forschung-entwicklung/mikrotechnologien-nanotechnologien/heterogene-3d-integration.html


Analyse und Test von elektronischen Komponenten und Systemen, u.a. für Quanten-Chips

https://www.emft.fraunhofer.de/de/forschung-entwicklung/sichere-elektronik/analyse-test-elektronische-komponenten-systeme.html


Design und Layout von integrierten Schaltkreisen (IC), u.a. für Quantencomputing @ Fraunhofer EMFT

https://www.emft.fraunhofer.de/de/angebotsspektrum-fraunhofer-emft/leistungen-mikroelektronik-mikrosystemtechnik/ic-design-layout.html


Munich Quantum Valley mit Fraunhofer EMFT, Fraunhofer IIS, Fraunhofer IISB

https://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2022/januar-2022/erfolgreicher-aufbau-des-munich-quantum-valley.html

https://www.emft.fraunhofer.de/de/presseinformationen/foerderbescheid-aiwanger-munich-quantum-valley-presse.html

https://www.iis.fraunhofer.de/de/pr/2021/20211222-aiwanger-quantencomputer.html

https://www.munich-quantum-valley.de/
 

Forschungsfeld Quantentechnologien @ Fraunhofer HHI

Mit Kompetenzen in:

  • Quantenkommunikationssystemen (Anwendungsoptimierte, integrierte Systeme für
  • Quantum Key Distribution (QKD / Quantenschlüsselaustausch) I Teleskope und Tracking-
  • Systeme für optische Freistrahl-Quantenkommunikation I Optimierte Systeme für das
  • QKD-Postprocessing I Testinfrastrukturen für Quantenkommunikation über optische Freistrahl-
  • und Faserverbindungen I Aspekte der Integration und Zertifikation in verschiedenen Anwendungsszenarien), Photonischen Komponenten für Quantentechnologien (Anwendungsspezifische integrierte
  • quantenphotonische Module mit breiter spektraler Transparenz I Protokoll-angepasste
  • integrierte QKD-Transmitter und -Receiver I Integriert-optische Quellen einzelner
  • und verschränkter Photonen I Raumtemperaturfähige Einzelphotonendetektoren I
  • Kohärente Empfänger für CV-QKD I Integration nichtlinearer optischer Kristalle und effektive
  • Pumplichtunterdrückung)
  • Quantensensorik & -informationsverarbeitung (Einzelphotonensensorik und –metrologie I
  • Quantensensorik mit kontinuierlichen Variablen I Schnelle Messsteuerung im GHz-Bereich
  • / Protokollimplementierung I Anwendungsspezifische Komponenten, Implementierungen und Gesamtsysteme)

Anwendungen:

  • Quantenschlüsselaustausch mit diskreten und kontinuierlichen Variablen
  • in Fasernetzen und über Freistrahlverbindungen (CV-QKD & DV-QKD) I Informationsverarbeitung
  • mit linear-optischen Quantencomputern und kohärenten Ising Maschinen I
  • Klassische photonisch integrierte Komponenten für Ionen-, Neutral-Atom- und Defektzentrenbasierte
  • Quantencomputer I Klassische photonisch integrierte Komponenten sowie
  • Quetschlichtquellen für Quantensensorik I Faserbasierter Quantenzustandsaustausch
  • zwischen Qubitsystemen I Erzeugung und Detektion nichtklassischer Lichtzustände

https://www.hhi.fraunhofer.de/das-fraunhofer-hhi/forschungsfelder/quantentechnologien.html

https://www.hhi.fraunhofer.de/fileadmin/PDF/CC/Themenflyer/2021_Quantentechnologien.pdf

Aufbruch in die Quantentechnologie: Fraunhofer HHI beteiligt sich am BMBF-geförderten Verbundprojekt Q.Link.X

https://www.hhi.fraunhofer.de/news/nachrichten/2018/aufbruch-in-die-quantentechnologie-fraunhofer-hhi-beteiligt-sich-am-bmbf-gefoerderten-verbundprojekt-qlinkx.html

https://qlinkx.de/

Cluster Optik und Photonik Berlin Brandenburg - Mikroelektronik und Quantentechnologie sind die Wegbereiter für Fortschritt durch Innovation mit Fraunhofer HHI, Fraunhofer IZM

https://www.hhi.fraunhofer.de/news/nachrichten/2019/mikroelektronik-und-quantentechnologie-sind-die-wegbereiter-fuer-fortschritt-durch-innovation.html

https://www.optik-bb.de/


Quantenphotonik: Projekt UNIQORN ermöglicht kostengünstige Quantenkommunikation mit Fraunhofer HHI

https://www.hhi.fraunhofer.de/abteilungen/pc/projekte/uniqorn.html

https://www.hhi.fraunhofer.de/news/nachrichten/2019/quantenphotonik-projekt-uniqorn-ermoeglicht-kostenguenstige-quantenkommunikation.html


Quantum Key Distribution @ Fraunhofer HHI

https://www.hhi.fraunhofer.de/abteilungen/pn/forschungsgruppen/optische-freistrahlsysteme/quantum-key-distribution.html


OpenQKD BerlinaleQ – Ein innovatives internationales Filmfestival mit QKD-geschützter Filmdistribution mit Fraunhofer HHI

https://www.hhi.fraunhofer.de/abteilungen/pn/projekte/open-qkd.html


Quantenrepeater.Link (QR.X) mit Fraunhofer HHI

Gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) 

https://www.hhi.fraunhofer.de/abteilungen/pn/projekte/quantenrepeaterlink-qrx.html

https://www.forschung-it-sicherheit-kommunikationssysteme.de/projekte/qr.x


QuNET - Demonstrationsexperiment zur Kommunikation unter Einsatz von Quantentechnologien mit Fraunhofer HHI

Gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) (Förderkennzeichen: 16KIS1082K)

https://www.hhi.fraunhofer.de/abteilungen/pn/projekte/qunet-alpha.html

https://www.forschung-it-sicherheit-kommunikationssysteme.de/projekte/qunet-alpha


QuNET+ML - Optimierung von QKD-Netzen mittels maschinellen Lernens mit Fraunhofer HHI

https://www.hhi.fraunhofer.de/abteilungen/pn/projekte/qunet-ml.html

https://www.forschung-it-sicherheit-kommunikationssysteme.de/projekte/qunet-ml

Erste quantengesicherte Videokonferenz zwischen zwei Bundesbehörden - Initiative QuNET demonstriert hochsichere und praxisnahe Quantenkommunikation mit Fraunhofer HHI

https://newsletter.fraunhofer.de/-viewonline2/17386/620/2/6RFhct0v/TrJoJ4rgjP/1


CiViQ - Continuous Variable Quantum Communications mit Fraunhofer HHI

https://www.hhi.fraunhofer.de/abteilungen/pc/projekte/civiq.html

https://civiquantum.eu/


Quantensysteme – Qunatentechnologien @ Fraunhofer IAF

Mit Quantensensorik und Qunatencomputing

https://www.iaf.fraunhofer.de/de/forscher/quantensysteme.html


Quantentechnologien am Fraunhofer IIS - gut zu wissen

https://www.iis.fraunhofer.de/de/magazin/quantencomputing/faq--quantentechnologien.html

https://www.iis.fraunhofer.de/de/profil/zukunftsinitiativen/quantentechnologien.html


Kompetenzzentrum Quantencomputing Baden-Württemberg

https://www.iaf.fraunhofer.de/de/netzwerker/KQC.html

https://www.iaf.fraunhofer.de/de/medien/pressemitteilungen/baden-wuerttemberg-foerdert-verbundforschungsprojekte-zum-quantencomputing.html


Quantencomputing @ Fraunhofer IAF

https://www.iaf.fraunhofer.de/de/forscher/quantensysteme/quantencomputing.html


Quantensensorik @ Fraunhofer IAF

https://www.iaf.fraunhofer.de/de/forscher/quantensysteme/quantensensorik.html


KryoproPlus - Auf Betriebstemperatur: Statistische Charakterisierung von Halbleiter-Qubits bei 2 Kelvin

Das BMBF fördert die Anschaffung und Verifizierung eines kryogenen On-Wafer-Probers am Fraunhofer IAF

https://www.iaf.fraunhofer.de/de/medien/pressemitteilungen/neuer-kryogener-on-wafer-prober.html


Vorhang auf: Fraunhofer und IBM weihen Quantencomputer ein (2021)

https://www.iaf.fraunhofer.de/de/medien/newsarchiv/einweihung-quantencomputer.html


Verbundprojekt SPINNING – Quantencomputer auf Basis von Spin-Qubits in Diamant mit Fraunhofer IAF, Fraunhofer IISB

»SPINNING« wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF im Rahmen des Programms »Quantentechnologien – von den Grundlagen zum Markt« gefördert (Förderkennzeichen: 13N16209).

https://www.iaf.fraunhofer.de/de/forscher/quantensysteme/quantencomputing/spinning.html

https://www.spinning-quantencomputing.de/


MATQu – Materialien für das Quantencomputing mit Fraunhofer IAF, Fraunhofer IPMS, Fraunhofer-Verbund Mikroelektronik, GS Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland FMD

Gemeinsames Unternehmen ECSEL Fördernummer 101007322 (Unterstützung durch Horizon 2020 der Europäischen Union und durch Deutschland, Frankreich, Belgien, Österreich, Niederlande, Finnland, Israel.)

http://www.matqu.eu


QC-4-BW – Diamant-basiertes, spintronisches Quantenregister für skalierbaren Quantenprozessor mit Fraunhofer IAF

Gefördert vom Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus Baden-Württemberg

https://www.iaf.fraunhofer.de/de/forscher/quantensysteme/quantencomputing/qc-4-bw.html

QORA – Quantenoptimierung mit resilienten Algorithmen mit Fraunhofer IAF

Gefördert vom Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus Baden-Württemberg

https://www.iaf.fraunhofer.de/de/forscher/quantensysteme/quantencomputing/qora.html


GeQCoS - Deutscher Quantencomputer basierend auf supraleitenden Qubits mit Fraunhofer IAF

Das Projekt wird vom BMBF gefördert. Förderkennzeichen: 13N15680 (Teilvorhaben IAF: 13N15681)

https://www.iaf.fraunhofer.de/de/forscher/elektronische-schaltungen/Hochfrequenzelektronik/geqcos.html


DE-Brill – Deutsche Brilliance - Herstellungsprozess und neuartige Steuerungstechniken für Diamant-Quantencomputer mit Fraunhofer IAF

Das Projekt wird vom BMBF gefördert.

https://www.iaf.fraunhofer.de/de/forscher/quantensysteme/quantencomputing/de-brill.html


QUASAR – Halbleiter-Quantenprozessor mit shuttlingbasierter skalierbarer Architektur mit Fraunhofer IAF, Fraunhofer IPMS, Leibniz IHP

Das Projekt wird vom BMBF im Rahmen des Förderprogramms „Quantentechnologien – von den Grundlagen zum Markt“ gefördert. Förderkennzeichen: 13N15652.

https://www.iaf.fraunhofer.de/de/forscher/elektronische-schaltungen/Hochfrequenzelektronik/quasar.html

https://www.ipms.fraunhofer.de/de/Strategic-Research-Areas/Quantum-Computing/QUASAR.html

https://www.ihp-microelectronics.com/de/forschung/materialien-fuer-die-mikro-und-nanoelektronik/projekte/quasar

https://www.quantentechnologien.de/forschung/foerderung/quantenprozessoren-und-technologien-fuer-quantencomputer/quasar.html


SEQUENCE - Kryogene 3D-Nanoelektronik mit Fraunhofer IAF

This project is receiving support by the European Union under grant agreement number 871764.

https://www.iaf.fraunhofer.de/de/forscher/elektronische-schaltungen/Hochfrequenzelektronik/Sequence.html


QLSI - Quantenintegration in großem Maßstab mit Silizium mit Fraunhofer IAF, Fraunhofer IPMS, Leibniz IHP

Horizon 2020 der Europäischen Union, Fördervereinbarung 951852

https://www.iaf.fraunhofer.de/de/forscher/quantensysteme/quantencomputing/qlsi.html

https://www.ihp-microelectronics.com/de/news/news-detailansicht/new-eu-quantum-flagship-project-strengthens-europes-leading-role-in-quantum-computing


HPCQS – Hybride Quanten-Hochleistungscomputer mit Fraunhofer IAF

European High-Performance Computing Joint Undertaking (JU) Fördernummer 101018180

(Unterstützung durch Horizon 2020 der Europäischen Union und durch Deutschland, Frankreich, Italien, Irland, Österreich, Spanien.)

https://www.iaf.fraunhofer.de/de/forscher/quantensysteme/quantencomputing/HPCQS.html


QuoAlA – Quantenverschränkte Photonenpaar-Quelle auf Basis von AlGaAs-Bragg-Reflexions-Wellenleitern mit Fraunhofer IAF

FÖRDERMITTELGEBER BMBF (FKZ: 13N15480)

https://www.iaf.fraunhofer.de/de/forscher/optoelektronische-bauelemente/quoala.html


QMag – Quantenmagnetometrie mit Fraunhofer IAF, Fraunhofer IISB

FÖRDERMITTELGEBER: Fraunhofer-Gesellschaft, Land Baden-Württemberg

https://www.iaf.fraunhofer.de/de/forscher/quantensysteme/quantensensorik/qmag.html

https://www.qmag.fraunhofer.de/


DiLaMag - NV-dotierter CVD Diamant für ultra-sensitive Laserschwellen-Magnetometrie mit Fraunhofer IAF

Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF Förderkennzeichen: 13XP5063

https://www.iaf.fraunhofer.de/de/medien/pressemitteilungen/weltweit-erste-messung-magnetfeldabhaengiger-stimulierter-emissi.html

https://www.iaf.fraunhofer.de/de/forscher/quantensysteme/quantensensorik/dilamag.html


MetaboliQs - Herz-Kreislauf-Erkrankungen besser erkennen dank Diamant mit Fraunhofer IAF

This research is receiving funding from the European Commission under grant agreement no. 820374.

https://www.iaf.fraunhofer.de/de/forscher/quantensysteme/quantensensorik/metaboliqs.html

https://www.iaf.fraunhofer.de/de/medien/pressemitteilungen/praezisere-diagnosen-und-personalisierte-therapien-durch-hyperpolarisierte-kernspinresonanz.html


ASTERIQS - Quantensensoren messen winzige Magnetfelder mit Fraunhofer IAF

This research is receiving funding from the European Commission under grant agreement no. 820394.

https://www.iaf.fraunhofer.de/de/forscher/quantensysteme/quantensensorik/asteriqs.html


DiaPol - Mit Diamant die Krebsdiagnostik revolutionieren mit Fraunhofer IAF

FÖRDERMITTELGEBER: Bundesministerium für Bildung und Forschung

https://www.iaf.fraunhofer.de/de/forscher/quantensysteme/quantensensorik/DiaPol.html


Data Sheet Quantum Sensing - From diamond development all the way to industrial applications @ Fraunhofer IAF

https://www.iaf.fraunhofer.de/content/dam/iaf/documents/Presse/infomaterial/Data-sheet-Quantumsensing-Fraunhofer-IAF.pdf


Data sheet Spin-photon quantum computing - Quantum computing based on color center and nuclear spins in diamond @ Fraunhofer IAF

https://www.iaf.fraunhofer.de/content/dam/iaf/documents/Presse/infomaterial/Data-sheet-Quantencomputing-Fraunhofer-IAF.pdf


Data sheet Kryogene Elektronik - Ultra-rauscharme Hochfrequenzverstärker @ Fraunhofer IAF

https://www.iaf.fraunhofer.de/content/dam/iaf/documents/Presse/infomaterial/datenblatt_Kryogene-Elektronik_web_DE.pdf


Data sheet quantum information - Characterization of quantum hardware, error mitigation and portfolio optimization

https://www.iaf.fraunhofer.de/content/dam/iaf/documents/Presse/infomaterial/Data-sheet-Quanteninformation-Fraunhofer-IAF.pdf


Data sheet Diamond epitaxy - Synthetic diamond for quantum technologies

https://www.iaf.fraunhofer.de/content/dam/iaf/documents/Presse/infomaterial/Data-sheet-Diamantepitaxie-Fraunhofer-IAF.pdf


Schulungen zu Funktionsweise und Anwendungen von Quantencomputern @ Kompetenzzentrum Quantencomputing mit Fraunhofer IAF

https://www.iaf.fraunhofer.de/de/netzwerker/KQC/schulungen-quantencomputing.html


Kompetenzen des Fraunhofer IAF im Quantencomputing

  • Materialien (Isotopenkontrollierte Synthese von Halbleitern mit großer Bandlücke)
  • Komponenten (Mikrowellenquellen (1 – 5 GHz) I Kryogene Elektronik)
  • Analytik (Kryo-Messtechnik)
  • Aufbau- und Verbindungstechnik
  • Verschränkte Qubits (1-Qubit- und 2-Qubit-Gatter (10-nm-Technologie auf 4“-Substraten) I
  • Spin- und Photonen-basierte Qubit-Arrays)
  • Quantenhardware
  • Quantenalgorithmen und Quantensoftware

https://www.iaf.fraunhofer.de/de/kunden/quantensysteme/kompetenzen-quantencomputing.html


Kompetenzen des Fraunhofer IAF in der Quantensensorik

  • Quantensensoren auf Basis des Materials Diamant
  • Herstellung von Stickstoff-Vakanz-Zentren in Diamant
  • Rastersonden-Quantenmagnetometrie
  • Laserschwellen-Magnetometrie

Applikationslabor Quantensensorik @ Fraunhofer IAF

https://www.iaf.fraunhofer.de/de/kunden/messdienstleistungen/applikationslabor-quantensensorik.html


Quantum Machine Learning zur Lösung industrieller Anwendungen @ Fraunhofer IIS

https://www.iis.fraunhofer.de/de/ff/lv/dataanalytics/quantum-machine-learning.html


BayQS - Bayerisches Kompetenzzentrum Quanten Security and Data Science mit Fraunhofer IIS

https://www.iis.fraunhofer.de/de/profil/zukunftsinitiativen/quantentechnologien/bayqs.html


QuaST - Quanten-Computing Tools und Services für industrielle Anwendungen ermöglichen mit Fraunhofer IIS, Fraunhofer IISB

https://www.iis.fraunhofer.de/de/profil/zukunftsinitiativen/quantentechnologien/quast-quantum-enabling-services-und-tools-fuer-industrielle-anwendungen.html


QLindA – Quantum Reinforcement Learning mit Fraunhofer IIS

https://www.iis.fraunhofer.de/de/ff/lv/dataanalytics/anwproj/qlinda.html


Quantenkommunikation für eine sichere digitale Kommunikation @ Fraunhofer IIS/EAS

https://www.eas.iis.fraunhofer.de/de/innovationsthemen/quantenkommunikation.html


Applikationszentrum Quantenkommunikation – Design skalierbarer Elektroniksysteme @ Fraunhofer IIS/EAS

https://www.eas.iis.fraunhofer.de/content/dam/eas/en/documents/print/fraunhofer-eas-quantenkommunikation.pdf


Fraunhofer Leitprojekt Quantum Methods for Advanced Imaging Solutions – QUILT – mit CMOS Image Sensors – Einzelphotonen-Detektoren für Quantum Imaging @ Fraunhofer IMS

https://www.ims.fraunhofer.de/de/Geschaeftsfelder/CMOS-Image-Sensors/Anwendungen/Einzelphotonen-Detektoren-fuer-Quantum-Imaging.html

https://www.fraunhofer.de/de/forschung/fraunhofer-initiativen/fraunhofer-leitprojekte/abgeschlossene-leitprojekte/quilt.html


SPAD QRNG – Quanten-Zufallsgeneratoren mit SPAD-basierten Sensoren für eine sichere Verschlüsselung @ Fraunhofer IMS

https://www.ims.fraunhofer.de/de/Newsroom/Presseinformationen/2021/SPAD-QRNG.html


PhoQuant - Photonischer Quantencomputer made in Germany mit Fraunhofer IPMS als Konsortialpartner

Gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF

https://www.ipms.fraunhofer.de/de/press-media/press/2022/Photonischer-Quantencomputer-made-in-Germany.html

https://www.ipms.fraunhofer.de/de/Strategic-Research-Areas/Quantum-Computing/Pho-Quant.html


HalQ - Halbleiterbasiertes Quantencomputing @ Fraunhofer IPMS

https://www.ipms.fraunhofer.de/de/Strategic-Research-Areas/Quantum-Computing/HalQ.html


Qsolid - Quantum Computer in the Solid State mit Fraunhofer IPMS, Fraunhofer IZM-ASSID

https://www.ipms.fraunhofer.de/de/Strategic-Research-Areas/Quantum-Computing/QSolid.html

https://www.izm.fraunhofer.de/de/abteilungen/wafer-level-system-integration/projects/q_solid.html


Quantum Solutions - MEMS-Prozesse für Quantencomputing und Quantensensorik @ Fraunhofer ISIT

https://www.isit.fraunhofer.de/de/anwendungsfelder/quantum-solutions.html


2D-Quasi-Statische MEMS-Mikro-Spiegel, u.a. für neue Anwendungen im Quantensensing und -computing @ Fraunhofer ISIT

https://www.isit.fraunhofer.de/de/anwendungsfelder/quantum-solutions/2d-quasistatische-mems-mikro-spiegel.html


Multifunktionale hermetische Versiegelung mit kombinierten Glas/Si-Gehäusen, u.a. für optische Signalmanipulation für Quantensensorik @ Fraunhofer ISIT

https://www.isit.fraunhofer.de/de/anwendungsfelder/quantum-solutions/multifunktionale-hermetische-abdichtung-mit-kombinierten-glas-si.html


Miniaturisierte gepulste RGB-Laserquellen @ Fraunhofer ISIT

https://www.isit.fraunhofer.de/de/anwendungsfelder/quantum-solutions/mehrkanalige-laserlichtquelle.html


Detektion von schwachen Magnetfeldern @ Fraunhofer ISIT

https://www.isit.fraunhofer.de/de/anwendungsfelder/quantum-solutions/erkennung-schwacher-magnetfelder.html


MEMS-Prozesse für Quantencomputing und Quantensensorik @ Fraunhofer ISIT

https://www.isit.fraunhofer.de/de/newsroom/techblog/2021/09/mems-processes-for-quantum-computing-and-quantum-sensing.html


Trendthema Quantum Photonic Packaging @ Fraunhofer IZM

https://www.izm.fraunhofer.de/de/trendthemen/quantum-photonic-packaging.html


Mit Spezialausstattung von der Quantenforschung zu marktreifen Produkten mit Fraunhofer IZM

https://www.izm.fraunhofer.de/de/news_events/tech_news/mit-spezialausstattung-von-der-quantenforschung-zu-marktreifen-produkten.html


PEARLS – Schaffung einer integrierten Systemlösung auf Basis der Siliziumphotonik, die quantenpunktbasierte Indiumphosphid-Halbleiterlaserquellen und siliziumphotonische elektrooptische integrierte Schaltungen (ePIC) miteinander vereint und auf diese Weise eine Plattform für hochbitratige, chipintegrierte optische Übertragungstechnik verwirklicht mit Fraunhofer IZM, Leibniz IHP

https://www.ihp-microelectronics.com/de/forschung/technologien-fuer-smarte-systeme/projekte/pearls

https://www.ihp-microelectronics.com/de/joint-labs/technische-universitaet-berlin-siliziumphotonik


Komponenten, Module & Systeme für Quantentechnologien @ Leibniz FBH

https://www.fbh-berlin.de/transfer-services/module-systeme/quantentechnologien/


Quantenphotonische Komponenten @ Leibniz FBH

Joint Lab Quantum-Photonic Components

https://www.fbh-berlin.de/forschung/quantentechnologie/quantenphotonische-komponenten


Integrierte Quantensensoren @ Leibniz FBH

Joint Lab Integrated Quantum Sensors (IQS)

https://www.fbh-berlin.de/forschung/quantentechnologie/integrierte-quantensensoren


Diamant-Nanophotonik @ Leibniz FBH

Joint Lab Diamond Nanophotonics (DNP)

https://www.fbh-berlin.de/forschung/quantentechnologie/diamant-nanophotonik


Photonische Quantentechnologien @ Leibniz FBH

Joint Lab Photonic Quantum Technologies

https://www.fbh-berlin.de/forschung/quantentechnologie/photonische-quantentechnologien


Quantum Technology: Quantum sensing is gaining (s)pace @ Leibniz FBH

https://www.fbh-berlin.de/media-center/medienschau/quantum-technology-quantum-sensing-is-gaining-space


Mikrowellen in der Quantentechnologie @Leibniz FBH

https://www.fbh-berlin.de/forschung/iii/v-elektronik/hf-expertise-anwendungen/mikrowellen-quantentechnologie/


Quantenlicht-Module @Leibniz FBH

https://www.fbh-berlin.de/forschung/photonik/diodenlaser-uv-led-module/quantenlicht-module


ErBeStA - Error-Proof Bell-State Analyzer (ErBeStA) mit Leibniz FBH

https://www.fbh-berlin.de/forschung/iii/v-technologie/projekte/erbesta

https://cordis.europa.eu/project/id/800942/de


Deutsche Quantencomputer: Acht Förderprojekte mit 105 Millionen Euro mit Leibniz FBH

https://www.fbh-berlin.de/media-center/medienschau/deutsche-quantencomputer-acht-foerderprojekte-mit-105-millionen-euro


Weltraumtest eines quantenoptischen Sensors @ Leibniz FBH

https://www.fbh-berlin.de/media-center/medienschau/weltraumtest-eines-quantenoptischen-sensors


Vor dem Quantensprung? Mit Leibniz FBH

https://www.fbh-berlin.de/media-center/medienschau/vor-dem-quantensprung


BECCAL - Verbundvorhaben zur Quantentechnologie auf der Internationalen Raumstation gestartet mit Leibniz FBH

https://www.fbh-berlin.de/media-center/presseinformationen/verbundvorhaben-zur-quantentechnologie-auf-der-internationalen-raumstation-gestartet


Abhörsichere Quantenkommunikation gewinnt Innovationswettbewerb mit Leibniz FBH

https://www.fbh-berlin.de/media-center/medienschau/abhoersichere-quantenkommunikation-gewinnt-innovationswettbewerb


Jedischwert und Quantenrechner: Optik-& Photonikforschung in Berlin mit Leibniz FBH

https://www.fbh-berlin.de/media-center/medienschau/jedischwert-und-quantenrechner-optik-photonikforschung-in-berlin


Innovationsforum Quantentechnologien in Berlin mit Fraunhofer IZM, Leibniz FBH

https://www.fbh-berlin.de/kooperationen/quantentechnologien-berlin

https://www.fbh-berlin.de/fileadmin/downloads/Quantum_Technology/InnoQT_2020_Web.pdf


Innovationsforum Photonische Quantentechnologien mit Fraunhofer IZM, Leibniz FBH

https://www.fbh-berlin.de/kooperationen/quantentechnologien-berlin/innovationsforum


Quantum Future Academy mit Leibniz FBH

https://www.fbh-berlin.de/kooperationen/quantentechnologien-berlin/quantum-future-academy


SIM-QPla: Quantensprung in der Mikroplastik-Analytik / Neues vom BMBF gefördertes Forschungsprojekt mit Leibniz FBH

https://www.fbh-berlin.de/media-center/medienschau/sim-qpla-quantensprung-in-der-mikroplastik-analytik-neues-vom-bmbf-gefoerdertes-forschungsprojekt

Auf dem Weg zum Quanteninternet - der Physiker Dr. Tim Schröder wirbt ERC Starting Grant ein @ Leibniz FBH

https://www.fbh-berlin.de/media-center/presseinformationen/auf-dem-weg-zum-quanteninternet-der-physiker-dr-tim-schroeder-wirbt-erc-starting-grant-ein


Zuverlässige Halbleiter für Space, Satelliten und Quantentechnologien @ Leibniz FBH

https://www.fbh-berlin.de/media-center/presseinformationen/zuverlaessige-halbleiter-fuer-space-satelliten-und-quantentechnologien


Materialien für die Mikro- und Nanoelektronik – Quantum-Bits-Bauelemente @ Leibniz IHP

https://www.ihp-microelectronics.com/de/forschung/materialien-fuer-die-mikro-und-nanoelektronik

https://www.ihp-microelectronics.com/de/taetigkeitsfelder/quantum-bit-bauelemente


Gemeinsam zum skalierbaren Halbleiter-Quantencomputer mit Leibniz IHP

https://www.ihp-microelectronics.com/de/news/news-detailansicht/collaboration-quantum-computer


Forschungsgruppe Halbleiter-Optoelektronik, hier werden u.a. siliziumbasierte Quantenmaterialienhinsichtlich ihrer Eignung für neuartige Quantentechnologien evaluiert und optimiert @ Leibniz IHP

https://www.ihp-microelectronics.com/de/forschung/materialien-fuer-die-mikro-und-nanoelektronik/forschungsgruppen/halbleiter-optoelektronik

Forschungsgruppe Prozess- und Bauelementforschung, u.a. mit ForschungsschwerpunktenGenerierung und Erforschung geeigneter Schichtsysteme für Quantencomputer I Prozessentwicklung für Quantenstrukturen @ Leibniz IHP

https://www.ihp-microelectronics.com/de/forschung/technologien-fuer-smarte-systeme/forschungsgruppen/prozess-und-geraeteforschung


NHEQuanLEA – Ein selektiv auf Si-Nanospitzen gewachsenes hybrides Graphen/III-V-System: Eine Korrelationsstudie der strukturellen und optoelektronischen Eigenschaften mitLeibniz IHP

https://www.ihp-microelectronics.com/de/forschung/materialien-fuer-die-mikro-und-nanoelektronik/projekte/nhequanlea

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