NRW-USA-Kooperationen in der Quantenforschung gestärkt
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Leistungsstarke Computer für die schnelle Verarbeitung von großen Datenmengen, hochempfindliche Sensoren oder neue Verschlüsselungsverfahren – Quantentechnologien sollen mithelfen, neue Antworten auf große Fragen und Herausforderungen unserer Zeit zu liefern. Mehr als ein Dutzend Forschungseinrichtungen in NRW haben daher 2022 zusammen mit Wirtschaftsvertreter*innen das Netzwerk „EIN Quantum NRW“ ins Leben gerufen, um neueste Erkenntnisse zu teilen, innovative Projekte anzustoßen und Fachkräfte für dieses Zukunftsfeld auszubilden.
Auch am Lawrence Berkeley National Laboratory der UC Berkeley arbeiten Wissenschaftler*innen an der Weiterentwicklung von Hard- und Software für das Quantencomputing und forschen zu Materialien, Algorithmen oder Anwendungen dieser neuen Technologien. In einer gemeinsamen Absichtserklärung haben die TU Dortmund und die UC Berkeley daher festgehalten, dass sie Kooperationen in Forschungsprojekten sowie die Ausrichtung gemeinsamer Konferenzen, Workshops und Seminare im Bereich der Quantenforschung in Betracht ziehen wollen. Zudem wollen beide Universitäten Wege ausloten, um gegenseitige Gastaufenthalte zu ermöglichen – sowohl für Professor*innen als auch für Postdocs, Doktorand*innen sowie Masterstudierende.
Grundlagenforschung in Dortmund
„Die Anwendbarkeit der Quantentechnologien steht noch ganz am Anfang“, erklärt Manfred Bayer, Rektor der TU Dortmund und wissenschaftlicher Sprecher des Kompetenznetzwerks EIN Quantum NRW. „Die Grundlagen kommen dabei aus den Universitäten – wir tragen dazu bei, das Verständnis von Quanteneffekten zu vertiefen und neue Phänomene zu entdecken, die für die Entwicklung in Quantencomputing, Quantenkommunikation und anderen Anwendungen relevant sind.“ Beispielsweise forschen Physiker*innen der TU Dortmund seit 2014 im DFG-Sonderforschungsbereich 142 „Maßgeschneiderte nichtlineare Photonik: Von grundlegenden Konzepten zu funktionellen Strukturen“ gemeinsam mit der Universität Paderborn zu den Grundlagen der Quantenoptik. Dabei manipulieren die Wissenschaftler*innen gezielt Photonen – kleine Lichtteilchen, aus denen elektromagnetische Strahlung besteht. Ziel der Physiker*innen ist es, die Forschungsaktivitäten des Sonderforschungsbereichs von den Grundlagen der Licht- und Materialphysik bis hin zur Anwendung zu treiben, zum Beispiel für die Informations- und Kommunikationstechnologie.
Für die Erforschung und den Transfer von Quantentechnologien sind Wissenschaftler*innen der TU Dortmund auch an zwei aktuellen Projekten des europäischen Netzwerks „QuantERA“ beteiligt, das von der EU, der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und der VDI Technologiezentrum GmbH gefördert wird. Im Projekt „MEEDGARD“, das Dr. Doris Reiter von der Fakultät Physik leitet, erforschen Partner*innen aus Deutschland, Österreich, Großbritannien und Polen, wie Informationen im Kernspin von Atomen in einem Quantenpunkt, einer nanoskopischen Halbleiterstruktur, gespeichert werden können. Das Projekt „QuCABOoSE“, an dem Prof. Marc Aßmann von der Fakultät Physik zusammen mit Partner*innen aus Deutschland, Polen, Italien und der Tschechischen Republik beteiligt ist, widmet sich der Frage, wie für die technologische Anwendung eine Umgebung so maßgeschneidert werden kann, dass sie die fragilen Quantenzustände nicht beeinträchtigt und sogar nützliche Funktionen übernehmen kann.
Wissenschaftlicher Austausch in den USA
Um die Grundlagenforschung von Quanteneffekten sowie den technologischen Transfer weiter auszubauen, wollen die TU Dortmund und das Netzwerk EIN Quantum NRW in Zukunft auch enger mit amerikanischen Partner*innen zusammenarbeiten.
Manfred Bayer sagt: „Ich bin sicher, von einer Vertiefung der wissenschaftlichen Beziehungen mit Kolleginnen und Kollegen in Berkeley können beide Seiten profitieren, denn Erkenntnisfortschritt lebt vom internationalen Austausch.“ Die breit ausgerichtete Spitzenforschung zu Quantencomputing in Berkeley bietet zahlreiche Anknüpfungspunkte für wissenschaftliche Kooperationen. Das Memorandum of Understanding unterschrieb Manfred Bayer gemeinsam mit Prof. Lisa Alvarez-Cohen, Vize-Provost für Akademische Planung und Leitende Internationale Beauftragte der UC Berkeley, im Beisein von Wissenschaftsministerin Ina Brandes bei einem Besuch auf dem kalifornischen Campus.
Im Rahmen des NRW-USA-Jahres, mit dem die Landesregierung die rund 340-jährige Beziehung zu den Vereinigten Staaten würdigt, hat die NRW-Wissenschaftsministerin im Juli zusammen mit Vertreter*innen von Universitäten, Forschungseinrichtungen und Unternehmen verschiedene Labore, Universitäten und Firmen in Chicago sowie San Francisco besucht. Als wissenschaftlicher Sprecher des Netzwerks EIN Quantum NRW und Rektor der TU Dortmund nahm Manfred Bayer an der Delegationsreise teil und tauschte sich mit amerikanischen Wissenschaftler*innen und Expert*innen aus. Schwerpunkte der Reise waren die Themen Quantentechnologie, Batterieforschung und strategische Partnerschaften für Zukunftstechnologien.