Fraunhofer IAF errichtet ein Applikationslabor für Quantensensorik

Pressemeldung des Fraunhofer IAF

Um den Transfer von Forschungsentwicklungen aus dem Bereich der Quantensensorik in industrielle Anwendungen voranzubringen, entsteht am Fraunhofer IAF ein Applikationslabor. Damit sollen interessierte Unternehmen und insbesondere regionale KMU sowie Start-ups die Möglichkeit erhalten, das Innovationspotenzial von Quantensensoren für ihre spezifischen Anforderungen zu evaluieren. Sowohl das Land Baden-Württemberg als auch die Fraunhofer-Gesellschaft fördern das auf vier Jahre angelegte Vorhaben mit jeweils einer Million Euro.

© Fraunhofer IAF / Tilman Vogler
Das Kick-off für das Projekt QMAG fand am 14.5.2019 statt. Sechs Fraunhofer-Institute und zwei Universitäten erforschen darin Quantenmagnetometer für industrielle Anwendungen.

Das Applikationslabor wird im Rahmen des Fraunhofer-Leitprojekts »QMag«, kurz für Quantenmagnetometrie, errichtet. In dem Projekt entwickeln Forschende von sechs Fraunhofer-Instituten in Zusammenarbeit mit den Universitäten Stuttgart und Boulder, Colorado (USA) Quantensensoren für den hochempfindlichen Nachweis von Magnetfeldern. Um den Transfer dieser Quantensensoren in industrielle und medizintechnische Anwendungen zu stärken, wird das Fraunhofer IAF im neuen Applikationslabor mehrere Quantenmagnetometer in Betrieb nehmen, um diese Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft verfügbar zu machen.

© Fraunhofer IAF Ministerin Hoffmeister-Kraut informierte sich bei einem Besuch am IAF über das Wachstum von Diamant.

Förderung durch das Land Baden-Württemberg und die Fraunhofer-Gesellschaft

Das Land Baden-Württemberg bewilligt eine Förderung von einer Million Euro für die Einrichtung und den Betrieb des Labors. »Wir wollen, dass Baden-Württemberg bei der Wertschöpfung mit Quantentechnologien künftig ganz vorne mitspielt. Mit seiner Infrastruktur unterstützt das neue Anwendungslabor insbesondere unsere Industrieunternehmen und KMU dabei, das Innovationspotenzial der Quantensensorik in die Entwicklung neuer Produkte einfließen zu lassen« begründete Wirtschaftsministerin Dr. Nicole Hoffmeister-Kraut die Entscheidung. Die Fraunhofer-Gesellschaft stellt eine Co-Finanzierung in Höhe von einer Million Euro bereit. Prof. Reimund Neugebauer, Präsident der Fraunhofer-Gesellschaft, erklärte: »Entwicklungen in der Quantensensorik sind ein zentraler Faktor für unsere Wettbewerbsfähigkeit in den internationalen High-Tech-Märkten. Von entscheidender Bedeutung ist dabei die möglichst schnelle Überführung der Forschungsergebnisse in die Anwendung und den Markt. Das neue Applikationslabor am Fraunhofer IAF wird hier einen wichtigen Beitrag leisten, das Innovationspotenzial von Quantensensoren wirtschaftlich zu nutzen.«

© Fraunhofer IAF
Im Applikationslabor wird u.a. ein Quantenmagnetometer aufgebaut, das kleinste Ströme in Halbleiterschaltungen vermessen kann.

Evaluation, Vergleich, Nutzung

Die Quantenmagnetometer im Applikationslabor werden speziell für die Nutzung durch Unternehmen optimiert und eignen sich so zur Evaluation verschiedenster industrieller Fragestellungen. Ebenso wird eine Plattform für Service- und Auftragsmessungen entstehen, damit Industriekunden die Leistungsfähigkeit von Quantensensorik mit der von klassischen Sensorsystemen vergleichen zu können. Um die Nutzung und Bedienung der Quantensensoren zu erleichtern, sollen Software-Pakete entwickelt werden, die sich auf die Anforderungen der jeweiligen Applikation anpassen lassen.

Steigende industrielle Ansprüche zu mehr Genauigkeit

Viele Industriebranchen erleben derzeit eine rasante technologische Entwicklung zu immer genauerem Monitoring und Controlling ihrer Fertigung. Die zunehmenden Ansprüche an Genauigkeit und Driftstabilität von Sensorsystemen erfordert in naher Zukunft einen Technologiesprung hin zur Quantensensorik. Die Forschung dazu fand jedoch bislang im akademischen Rahmen statt und die entwickelten Quantensensoren erweisen sich als zu groß und nicht robust genug für den Einsatz in innovativen Produkten. Dies betrifft beispielsweise die boomende Halbleiterindustrie. »Bisher angewendete Methoden zur Messung kleinster Leckströme in Halbleiterbauelementen sind sehr aufwändig und teuer und deshalb nur sehr eingeschränkt verfügbar. Die Quantenmagnetometrie hat nun das Potential, zu einer Standardmethode bei der Entwicklung, Charakterisierung und Abweichungsanalyse von integrierten Schaltungen zu werden« sagt Dr. Helmut Angerer, Senior Manager Failure Analysis bei Infineon Technologies. Auch Bereiche wie die Medizintechnik, Sicherheitstechnik, Navigation, Geologie sowie satellitengeschützte Erdbeobachtung werden von einem schnelleren Transfer der Quantensensorik-Forschung in industrielle Anwendungen profitieren.

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