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Brüssel/Innsbruck (universität) - Die Forschungen der Innsbrucker Physik zu zukünftigen Quantentechnologien
werden in den nächsten drei Jahren mit bis zu 5 Millionen Euro gefördert. Die heimischen Wissenschaftler
an der Universität Innsbruck und dem Institut für Quantenoptik und Quanteninformation der Österreichischen
Akademie der Wissenschaften sind an fünf internationalen Konsortien zum Bau von Quantencomputern, Quantensimulatoren,
optischen Uhren und eines zukünftigen Quanteninternets beteiligt.
Im Rahmen des EU-Flaggschiff-Programms für Quantentechnologien sollen in Europa in den kommenden zehn Jahren
eine Milliarde Euro in die Entwicklung von Quantentechnologien investiert werden. Nun hat die Europäische
Kommission eine erste Welle von Projekten ausgewählt. Forschungsgruppen an der Universität Innsbruck
und am Innsbrucker Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI) der Österreichischen Akademie
der Wissenschaften (ÖAW) werden gemeinsam mit internationalen Kooperationspartnern sowie der Industrie
die Entwicklung von Quantentechnologien vorantreiben. Rektor Tilmann Märk von der Universität Innsbruck
und ÖAW-Präsident Anton Zeilinger begrüßen diesen internationalen Erfolg der Mitarbeiterinnen
und Mitarbeiter an den Physikinstituten und sehen darin eine schöne Bestätigung der konsequenten Entwicklung
und Unterstützung dieses Forschungsbereiches an der Universität Innsbruck und der ÖAW in den vergangenen
Jahren.
Die Forschungsgruppe um Rainer Blatt und Thomas Monz forscht bereits sehr erfolgreich am Bau eines universellen
Quantencomputers auf der Basis von gefangenen Ionen. Koordiniert von den Innsbrucker Physikern, wird mit den Mitteln
der EU ein industrieller Quantencomputer entwickelt, der bestimmte Aufgaben besser lösen kann als klassische
Supercomputer. Die Ionenfallentechnologie bietet eine exzellente Kontrolle über die Quantenbits
und die Forscher wollen diese Kontrolle nun auf bis zu 50 Quantenbits ausweiten, die dann auch in Modulen miteinander
verbunden werden können. Auf diese Weise soll die für einen universellen Quantencomputer notwendige große
Zahl von Quantenbits erreicht werden.
Ein weiteres europäisches Forschungskonsortium arbeitet an der Entwicklung eines programmierbaren Quantensimulators
auf der Basis von Atomen, die in einem optischen Gitter gefangen sind, sowie ebenfalls mit der Ionenfallentechnologie.
Ein Quantensimulator erlaubt es, Phänomene in einem Quantensystem zu simulieren, an denen herkömmliche
Computer aufgrund der Komplexität der Fragestellung scheitern. Dies ist insbesondere für die Grundlagenforschung,
die Materialwissenschaften und die Chemie von größtem Interesse. An diesem Projekt sind Teams um die
Innsbrucker Forscher Peter Zoller, Wolfgang Lechner und Christian Roos beteiligt.
Ein Forschungskonsortium, an dem die Gruppen um Tracy Northup und Ben Lanyon beteiligt sind, wird gemeinsam mit
universitären Forschungsteams in acht europäischen Ländern ein erstes Quantenprozessor-Netzwerk
errichten und damit die Grundlage für ein zukünftiges Quanteninternet schaffen. Dafür werden die
Quanten-Repeater-Technologie weiterentwickelt, um Quantenbits über weite Strecken transportieren zu können,
und erste Softwareprodukte programmiert, um das Quanteninternet der Zukunft nutzbar zu machen.
Die Arbeitsgruppe um Experimentalphysiker Gregor Weihs beteiligt sich ebenfalls an der Entwicklung von Komponenten
für Quantenkommunikationssysteme. Der Austausch von Quantenschlüsseln erlaubt insbesondere
die sichere Verschlüsselung von Nachrichten mittels Quantenkryptografie. Die Innsbrucker Gruppe entwickelt
unter anderem Quellen für einzelne Photonen und verschränkte Photonenpaare auf der Basis von Halbleiternanostrukturen.
An einem Konsortium zum Aufbau eines europäischen Netzwerks für aktive optische Laseruhren ist das Team
um den Quantenoptiker Helmut Ritsch beteiligt. Diese neue Generation von Uhren auf Basis ultrastabiler Laser übertrifft
die heute verwendeten passiven Atomuhren in ihrer Genauigkeit um ein Vielfaches und ist für Anwendungen in
der Telekommunikation, Geologie, Erdbeobachtung, Astronomie und anderen Gebieten von großem Interesse.
An allen Projekten sind auch zahlreiche europäische Unternehmen beteiligt. Eines der wesentlichen Ziele des
EU-Flaggschiff-Programms ist, der europäischen Industrie eine führende Rolle in diesem neuen Feld der
Technologie zu ermöglichen. Der Vorsprung der europäischen Grundlagenforschung im Bereich der Quantenphysik
soll so auch auf wirtschaftlicher Ebene gesichert werden. Rektor Tilmann Märk hat spontan die Gründung
eines Flaggschiff-Office Innsbruck zugesagt, in dem für die Universität Innsbruck sowohl die Abwicklung
der nun bewilligten Projekte unterstützt als auch die nächsten Anträge für die kommende Förderperiode
vorbereitet werden.
Über das "Quantum Flagship"
Das "Quantum Flagship" wurde 2018 als eine der größten und ambitioniertesten Forschungsinitiativen
der Europäischen Union gestartet. Mit einem Budget von 1 Milliarde Euro über einen Zeitraum von zehn
Jahren bringt das Programm Forschungseinrichtungen, Hochschulen, Industrie, Unternehmen und politische Entscheidungsträger
in einer gemeinsamen Initiative von bisher nicht gekanntem Ausmaß zusammen. Das Hauptziel des Programms ist
es, die wissenschaftliche Exzellenz Europas in diesem Forschungsgebiet zu festigen und auszubauen sowie die quantenphysikalische
Forschung vom Labor auf den Markt zu bringen, und zwar durch kommerzielle Anwendungen und zukunftsweisende Technologien.
Mit über 5.000 Forscherinnen und Forschern aus Wissenschaft und Industrie, zielt das Programm darauf ab, die
nächste Generation von bahnbrechenden Technologien zu entwickeln und die Region zu einem weltweiten wissensbasierten
Industriezweig und Technologieführer in diesem Bereich zu machen.
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