Fraunhofer Strategisches Forschungsfeld

Quantentechnologie

Quantentechnologien ermöglichen völlig neue, noch nie dagewesene Anwendungen in der Messtechnik, Bildgebung, Kommunikationssicherheit und bei hochkomplexen Berechnungen. Deshalb haben sie ein hohes Disruptionspotenzial. In den vergangenen Jahren sind spektakuläre Durchbrüche in der Quantenforschung gelungen. Ziel der Quantenforschung bei Fraunhofer ist es, die Grundlagenforschung möglichst schnell in die Anwendung zu überführen, zum Beispiel durch hochpräzise Sensorik und sichere Quantenkommunikation.

Die Quantenphysik ist die Basis vieler moderner Technologien: Milliarden elektronischer Transistoren durchdringen Lebens- und Arbeitswelten, ob als Computer, Smartphones aber auch als Steuersysteme moderner Autos und unscheinbarer Küchengeräte. Unzählige Photonen und Optiken vernetzen unsere Welt bis in den letzten Winkel. Wissenschaftler sprechen bereits von einer »zweiten Quantenrevolution«, bei der es um die gezielte quantenmechanische Kontrolle einzelner oder weniger Elementarteilchen geht. Dies wird disruptive Veränderungen in Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft nach sich ziehen: von der Medizin zur Logistik, von der Finanzbranche bis zu den Materialwissenschaften und zu IT und Sicherheit.

Selten waren sich Experten so einig, dass Quantentechnologien zum »Game Changer« werden, zu einem Faktor, der die Welt verändert. Quantenoptische Verfahren können Einblicke in bisher unsichtbare Prozesse und Strukturen ermöglichen. Mit Quantencomputern können hochkomplexe Berechnungen durchgeführt werden, die mit anderen Computing-Verfahren praktisch nicht möglich wären. Dies ermöglicht neue Einblicke in die Wirkungen von Molekülen und kann dazu beitragen, Medikamente effizienter zusammenzusetzen und kostengünstiger herzustellen. Fraunhofer engagiert sich in den entscheidenden Schlüsselbereichen.

Quantenimaging

Weitreichende Auswirkungen auf alle Bereiche der Optik wird das Quantenimaging haben: In der biomedizinischen Bildgebung und medizinischen Diagnostik, der Sicherheitstechnik und der autonomen Mobilität schaffen Quanten Durchblick, wo bislang blinde Flecken sind.

Quantenkommunikation

Digitale Souveränität und Datensicherheit sind grundlegende Voraussetzungen für eine funktionierende digitale Gesellschaft. Quantenkommunikation schafft eine neue Qualität der Sicherheit. Fraunhofer entwickelt quantenbasierte Verschlüsselungsverfahren, die Datenleitungen künftig abhörsicher machen.

Quantensensorik

Neue Chancen für die Medizin bietet die Quantensensorik. Messen lässt sich in der Quantenwelt nicht nur mit Photonen, sondern auch mit Elektronen. Fraunhofer entwickelt mit den kleinsten Teilchen genaueste Quantensensoren.

Quantencomputing

Fraunhofer bringt zusammen mit dem US-Unternehmen IBM den ersten kommerziellen Quantencomputer als offene Forschungsplattform nach Europa, um die Forschung auf dem Gebiet des anwendungsorientierten Quantencomputings in Deutschland zu fördern und entscheidend voranzubringen. 

 

Webspecial

Quanten auf dem Sprung

Willkommen in der Welt der Quanten, wo nichts logisch, aber alles möglich scheint. Hier beginnt für uns die Reise in ein neues Zeitalter, in dem Quantentechnologien uns helfen, die Welt besser zu verstehen und zu organisieren. Fraunhofer bringt sie in die Anwendung.

Fraunhofer-Leitprojekt Quantum Methods for Advanced Imaging Solutions – QUILT

Das Leitprojekt QUILT bündelt hervorragende wissenschaftliche Expertise, Technologieplattformen und große Marktkenntnis von sechs Fraunhofer-Instituten mit der wissenschaftlichen Exzellenz weltweit führender quantentechnologischer Einrichtungen wie dem Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI) der österreichische Akademie der Wissenschaften und dem Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts (MPG MPL).

 

Fraunhofer-Leitprojekt Quantenmagnetometrie – QMag

Heutige Magnetometer verfügen für viele künftige Applikationen über eine zu geringe räumliche Auflösung oder Sensitivität. Ziel des Fraunhofer-Konsortiums »QMag« ist, Magnetometer weiter zu entwickeln und für Anwendungen zu erproben. 

Gesamtgesellschaftlicher Impact

Bezahlbare Gesundheit

Auf allen Feldern der Medizin-, Umwelt- und Ernährungsforschung steuert Fraunhofer Ergebnisse bei, die der Gesundheit der Patienten dienen und Gesundheit bezahlbar machen. Intelligente, assistierende Systeme unterstützen uns bei der Gesundheitsvorsorge, Diagnostik, Therapie und Pflege. Als entscheidende Gesundheitsfaktoren spielen auch Ernährung und Lebensmitteltechnik eine wichtige Rolle in der Fraunhofer-Forschung, ebenso wie ein wirkungsvoller Umweltschutz.

Neue Medikamente in der Klinik testen, nach spezifischen Biomarkern suchen, fühlende Prothesen entwickeln oder Konzepte für ein sicheres Datenmanagement entwerfen: Die medizintechnische Forschung in Deutschland ist umfangreich, vielfältig und interdisziplinär. Sie ist nicht ohne Grund eines der wichtigsten Innovationsfelder innerhalb der Hightech-Strategie der Bundesregierung. Unter Einsatz neuester Technologien werden wirksame Verfahren und Produkte entwickelt, um Diagnose, Vorsorge, Therapie, Pflege und Rehabilitation von Patienten zu verbessern.

Ein Großteil der Institute der Fraunhofer-Gesellschaft engagiert sich im Bereich der Gesundheitsforschung. Oberstes Ziel ist es dabei, nicht nur die Möglichkeiten der Medizin zu verbessern und Prozesse zu optimieren, sondern die Gesundheit für alle bezahlbar zu machen.

Gerade die interdisziplinäre Vernetzung innerhalb der Fraunhofer-Gesellschaft und die Bündelung aller notwenigen Kompetenzen bietet hervorragende Voraussetzungen für eine Lösung dieser anspruchsvollen Aufgabe. Die Bewältigung dieser Herausforderung führt in der Gesundheitsforschung zu neuen technologischen Entwicklungen.

Sicherheit und resiliente Gesellschaft

Sicherheit und resiliente Gesellschaft gewinnen immer mehr an Bedeutung. Die Fraunhofer-Gesellschaft entwickelt Technologien, Produkte und Dienstleistungen, um mögliche Gefahren frühzeitig zu erkennen, ihnen entgegenzutreten, Folgeschäden zu minimieren und dadurch insgesamt Risiken zu reduzieren.

Sicherheit ist und bleibt eines der wichtigsten Bedürfnisse unserer Gesellschaft. Aufgrund veränderlicher Bedrohungen ist dieses Thema nach wie vor hochaktuell. Die zivile Sicherheitsforschung ist in Deutschland als querschnittliche Forschungsdisziplin erfolgreich etabliert. Von Beginn an eingebettet in die Hightech-Strategie der Bundesregierung, tragen viele Akteure aus Wissenschaft, Forschung, Wirtschaft, Behörden und Sicherheitsorganisationen in Verbundprojekten zur Erarbeitung konkreter Lösungen zur Bewältigung komplexer Herausforderungen bei. Letztere haben sich gerade in jüngster Vergangenheit aufgrund sicherheitspolitischer, gesellschaftlicher und technologischer Veränderungen stark erweitert. 

Durch das Konzept der Resilienz wird im Sinne einer konsequenten Weiterentwicklung der Sicherheitsforschung die Verknüpfung zwischen Sicherheit und Nachhaltigkeit geschaffen. Das bedeutet für die Zukunft: Alle gesellschaftlich relevanten Systeme als Ganzes werden resilient, also widerstandsfähig, robust, lern- und anpassungsfähig sein müssen. Dieses Ziel einer sicheren und resilienten Gesellschaft ist ein Kernanliegen der Fraunhofer-Gesellschaft.