Neue Projekte im Oktober

Systemfunktion des Quantencomputers

Mit der Maßnahme „Systemfunktion des Quantencomputers“ fördert das BMFTR Verbundprojekte, die eine detailliertes Systemkonzept für einen Quantencomputer mit technischen Parametern und konkreter Systemskalierung entwickeln. Das vollständige Systemdesign soll dann als Grundlage für eine Roadmap zur technischen Umsetzung dienen können und eine detaillierte und skalierbare Entwicklungslinie aufzeigen. In diesem Rahmen starten zwei neue Projekte:

EQeS untersucht systematisch Algorithmen, Softwarebibliotheken, Hardwareplattformen und Systemparameter, um eine umfassende Benchmark-Matrix für elektronische Strukturberechnungen in Molekülen zu erstellen. So wird eine tiefgehende, vergleichbare Analyse als belastbare Grundlage für den methodischen Einsatz von Quantencomputern in der Quantenchemie geschaffen.

SYNQ will einen Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ)-Prozessor mit einer ausreichenden Zahl von Qubits für anwendungsrelevante Probleme optimieren. Dafür werden an einem bestehenden Quantencomputer Methoden zur Fehlervermeidung experimentell implementiert, getestet und abgebildet. Der Compiler wird dann durch diese Techniken erweitert und führt die Optimierung der Ressourcen durch. 

Wissenschaftliche Vorprojekte

Zur Bewertung von Ergebnissen der Grundlagenforschung bezüglich ihres Marktpotenzials sind wissenschaftlich-technische Vorarbeiten notwendig. Mit der Maßnahme „Wissenschaftliche Vorprojekte (WiVoPro): Photonik und Quantentechnologien“ fördert das BMFTR Vorprojekte mit dem Ziel, wissenschaftliche Fragestellungen im Hinblick auf zukünftige industrielle Anwendungen in der Photonik und Quantentechnologie zu untersuchen. Sie sollen die bestehende Forschungsförderung ergänzen und eine Brücke zwischen Grundlagenforschung und industriegeführter Verbundförderung schlagen. Hier starten im Oktober drei neue Projekte:

Intelli-Las demonstriert ein intelligentes Kontrollsystem für kompakte Laser-Plasma-Beschleuniger (LPAs) als kleinere, kostengünstigere Alternative zu herkömmlichen Teilchenbeschleunigern. Der Ansatz nutzt die Komplexität des Gesamtsystems und navigiert, mithilfe von KI, in Echtzeit zwischen alternativen Konfigurationen. Durch das Verständnis der systemischen Zusammenhänge werden robuste und stabile Beschleuniger für vielfältige Anwendungen, etwa in Medizin, Industrie oder Sicherheit, ermöglicht.

QuSel entwickelt einen Demonstrator, der hoch verschränkte atomare Clusterzustände erzeugt und sich zu praxisrelevanten Qubitzahlen skalieren lässt. Dafür werden kalte Atome in optischen Gittern gefangen und die erforderlichen Laserpinzetten mit einer kombinierten Mikrowellen-optischen Technik realisiert. Ultrakalte in optischen Gittern gespeicherte Atome stellen eine attraktive Plattform für die Realisierung von Quantencomputern und für Quantensimulatoren dar.

SQCAM entwickelt eine Quantenkamera die aus supraleitenden Einzelphotonendetektoren aufgebaut und von 2x2 bis hin zu Megapixeln skalierbar ist. Sie kann dank eines plasmonischen Absorberprinzips auf einen breiten Wellenlängenbereich vom nahen bis mittleren Infrarot abgestimmt werden. Die Single-Photon pixellierte Kamera eröffnet neue Anwendungen in Quantenkommunikation, Quantensensorik und Quantenimaging.

Enabling Technologies 2024

Mit der Maßnahme „Enabling Technologies für resiliente F&E-Lieferketten in den Quantentechnologien“ unterstützt das BMFTR vorwettbewerbliche Forschungs- und Entwicklungs-Verbundprojekte, die sich mit der Neu- oder Weiterentwicklung der notwendigen Enabling Technologies für Quantencomputer und Quantensensorik befassen. Hier starten zwei neue Projekte:

HIQWa entwickelt einen integrierten, vollständig supraleitenden, breitbandigen HF-Verstärker für die Auslese supraleitender Qubits. Er soll in seinem Rauschen nahe an die absolute theoretische Untergrenze herankommen, somit Signalverluste reduzieren und die Skalierbarkeit von Quantenprozessoren mit vielen Qubits deutlich verbessern.

SUPERARRAY entwickelt eine hochstabile integrierte und skalierbare Lösung für die parallele Steuerung von Quantengattern durch Laserstrahlen. Hierzu werden wellenleiterbasierte Verschaltung multipler Laserquellen und atomare Quantenarrays in einer modularen Plattform mit nationaler Lieferkette verbunden. So wird eine robuste integrierbare Innovationsplattform für die Neutralatom-Quantentechnologie geschaffen.

EUREKA Call 2024

Mit dem Eureka-Call zu "Applied Quantum Technologies" werden transnationale Forschungs- und Entwicklungsverbundprojekte zum Thema angewandte Quantenwissenschaft unterstützt, die bestehende Technologien übertreffen oder beschleunigen und zur Lösung von relevanten Problemen für Industrie, Wissenschaft und Gesellschaft beitragen. Für die Förderung durch das BMFTR gelten hier die Richtlinien und Bedingungen der Bekanntmachung “Quantum International – Internationale Kooperationen in den Quantentechnologien”. 

QuASi-MaP entwickelt Quantenalgorithmen, die auf der nächsten Generation von Quantenhardware realisierbare Fortschritte in der Vielteilchensimulation ermöglichen. Dazu werden ressourceneffiziente, rauschresistente Methoden für frühe fehlertolerante Regime erarbeitet und in einem Co-Design realisiert, das maßgeschneiderte Lösungen für konkrete physikalische Probleme und verfügbare Hardware bereitstellt. So sollen Quantenvorteile bei realen Anwendungen erstmals konkret demonstriert werden.

KMU-innovativ

Mit der Fördermaßnahme „KMU-innovativ: Photonik und Quantentechnologien“ unterstützt das BMFTR risikoreiche industrielle vorwettbewerbliche FuE-Vorhaben, die technologieübergreifend und anwendungsbezogen sind. Sie sollen den Bereichen Photonik oder Quantentechnologien zugeordnet werden können und für die Positionierung des Unternehmens am Markt von Bedeutung sein. Ziel ist die Stärkung der KMU-Position bei dem beschleunigten Technologietransfer aus dem vorwettbewerblichen Bereich in die praktische Anwendung. 

CataCOD entwickelt einen Sensor zur automatischen Überwachung der Abwasserqualität. Der Ansatz nutzt Licht zur Erzeugung elektronischer Signale, die direkt die Konzentration organischer Stoffe im Wasser anzeigen können. So kann die Abwasserqualität in Echtzeit mit größerer Genauigkeit überwacht werden, was eine bessere und effizientere Kontrolle und Reinigung ermöglicht.

Anwendungsorientierte Quanteninformatik 

Das Quantencomputing hat das Potenzial, Berechnungen und Simulationen auszuführen, die von klassischen Rechnern aufgrund von Skalierungseffekten auch in Zukunft nicht gelöst werden können. Kurz- und mittelfristig verfügbare „noisy intermediate-scale quantum computer“ (NISQ) müssen allerdings erst zeigen, bei welchen praxisrelevanten Problemen („Use Cases“) sie einen Vorteil liefern können. Daher unterstützt das BMFTR mit der Maßnahme „Anwendungsorientierte Quanteninformatik“ Projekte, die den Nachweis praktischer Anwendervorteile durch die Nutzung eines Quantencomputers erbringen oder zumindest die Grundlagen hierfür erschließen und die benötigten Ressourcen abschätzen. Hier starten zwei neue Projekte:

Da viele theoretisch beschriebene Quantenalgorithmen auf Heuristiken aufbauen oder nur geringe Vorteile bieten, besteht das Risiko, dass sie keine praktische Relevanz erlangen. NAQUAMO untersucht daher gezielt Anwendungsfälle in der Logistik und Mobilität auf reale Optimierungsprobleme, die ausreichend mathematische Struktur aufweisen, um einen nachweisbaren und substanziellen Quantenvorteil aufzuzeigen. 

Q-GeneSys will Erkenntnisse aus Quantum-Supremacy-Experimenten im Quantencomputing in praktisch nutzbringende Quantencomputer-Systeme überführen. Es entwickelt einen Ansatz mit quantengenerativen Modellen, der diese Erkenntnisse nutzt und sie mit Methoden des generativen Lernens verbindet. So können Quantenvorteile in industriellen Anwendungen realisiert werden. 

Digitalisierte und automatisierte Produktion

Mit der Fördermaßnahme „Photonik für die digitalisierte und automatisierte Produktion“ unterstützt das BMFTR vorwettbewerbliche Forschungs- und Entwicklungsvorhaben, die dazu beitragen photonische Verfahren für die Digitalisierung und Automatisierung von Produktionsprozessen nutzbar zu machen. Dies kann entweder durch anwendungsnahe Projekte zum Einsatz photonischer Verfahren oder durch die Erforschung neuer photonischer oder quantentechnologiebasierter Sensorprinzipien erfolgen.

HyperFoil entwickelt ein automatisiertes Laserabtragverfahren für die Herstellung von flexiblen Designs auf hinterleuchteten lackierbaren Kaschierfolien. Dabei wird eine hyperspektrale Sensortechnik (HSI) zur Echzeitsteuerung des Laserabtrags genutzt, was eine effiziente, selektive und qualitativ hochwertige lokale Entschichtung von Folien ermöglicht.

Alle weiteren gefördeten Projekte finden Sie in unserem Projektatlas.