Methoden der Quantenphysik ermöglichen die Kontrolle einzelner Atome, Elektronen und Photonen. Abseits des Physiklabors ebnen quantenmechanische Prozesse den Weg zu hochpräzisen Biosensoren, zum abhörsicheren Datentransfer und zum extrem leistungsfähigen Quantencomputer der Zukunft. Mit einer hochdotierten Flaggschiff-Initiative will die Europäische Kommission die „Quantenrevolution“ in Europa unterstützen. Am „Quantum Manifesto“, in dem diese Initiative gefordert wird, haben maßgeblich Forscher des Centers for Integrated Quantum Science and Technology (IQST) unter Federführung des Ulmer Professors Tommaso Calarco mitgewirkt. In einem kürzlich veröffentlichten Dokument hat die EU-Kommission angekündigt, die Quantentechnologie mit einer Milliarde Euro zu stärken.
Die geplante Flaggschiff-Initiative soll den Ambitionen laufender Großprojekte wie dem „Graphene-Flagship" und dem „Human Brain Project“ ähneln. Das Flaggschiff-Projekt wird wohl 2018 starten; Fördergelder kommen von der Europäischen Kommission und weiteren europäischen sowie nationalen Unterstützern.
Inzwischen sind viele Grundlagen der Quantenmechanik verstanden und kommen zum Beispiel in der Lasertechnologie sowie bei der Weiterentwicklung von Transistoren und bildgebenden Verfahren wie der Magnetresonanztomographie zum Einsatz.
Im Zuge der neuen Flaggschiff-Initiative sollen neben Quantensimulatoren für Materialdesign und Forschung praxisnahe Anwendungen aus der Sensor- und Informationstechnologie vorangetrieben werden – ein Beispiel sind abhörsichere Kommunikationsnetzwerke über große Distanzen. Fernziel ist der hochleistungsfähige Quantencomputer, der selbst für Supercomputer unlösbare Aufgaben in wenigen Minuten meistert. „Auf der ganzen Welt wird in die Quantentechnologie investiert. Ohne eine solche Initiative würde Europa riskieren, den Anschluss zu verlieren. Die Zeit läuft“, hat der Ulmer Experte für Quantentechnologie, Professor Tommaso Calarco, der hochrenommierten Zeitschrift „Nature“ gesagt. „Kein Land verfügt alleine über die Kompetenzen und Ressourcen, um die Quantenrevolution umzusetzen. Dazu ist ein Netzwerk aus führenden europäischen Forschern mit enger Anbindung an die Ingenieurwissenschaften und die Industrie notwendig“, so Calarco weiter.
Professor Calarco und andere führende Quantenwissenschaftler haben auf Wunsch der EU-Kommission ein „Quantum Manifesto“ als Grundlage der Flaggschiff-Initiative verfasst. Das Manifest, in dem die Forscher die Bedeutung und das enorme Potenzial der Quantentechnologie für die europäische Wirtschaft und Gesellschaft hervorheben, ist im März veröffentlicht worden und wurde inzwischen von rund 3200 Unterstützern unterschrieben, darunter Nobelpreisträger. Nähere Informationen zur Ausgestaltung der Quanten-Initiative sollen Mitte Mai bei einer Konferenz in Amsterdam („Quantum Europe Conference“) publik gemacht werden. „Dass Forscher des Ulm-Stuttgarter Zentrums IQST, insbesondere Prof. Calarco, eine so große Rolle bei der Umsetzung dieser Initiative haben, zeigt wieder einmal die große internationale Bedeutung, die dieses Quanten-Zentrum mittlerweile gewonnen hat“, sagt Professor Joachim Ankerhold, Vizepräsident der Uni Ulm für Forschung und Informationstechnologie und selbst Mitglied des IQST.
Ulm ist Zentrum der Quantenwissenschaft
Professor Tommaso Calarco ist geschäftsführender Direktor des Ulmer Instituts für komplexe Quantensysteme und Sprecher des IQST der Universitäten Ulm, Stuttgart sowie des Max-Planck-Instituts für Festkörperforschung (Stuttgart). Im IQST bündeln Physiker, Chemiker, Biologen und Mathematiker ihre Expertise in der Quantenwissenschaft. Die enge Zusammenarbeit mit Partnern aus der Industrie garantiert Anwendungsnähe. In die geplante Flaggschiff-Initiative werden die IQST-Mitglieder unter anderem ihr Knowhow in der Sensortechnologie einbringen. Tommaso Calarco, der als Theoretiker grundlegende Algorithmen und Protokolle beisteuert, glaubt, dass hochempfindliche, auf Nanodiamanten basierende Sensoren innerhalb von zehn Jahren in der medizinischen Diagnostik eingesetzt werden können.
Über das IQST hinaus gilt die Universität Ulm als führend in den Quantenwissenschaften. Davon zeugen der Sonderforschungsbereich/Transregio 21 „Control of Quantum Correlations in Tailored Matter“ (Ulm, Stuttgart, Tübingen) sowie zahlreiche Drittmittelprojekte und Auszeichnungen – beispielsweise der ERC Synergy Grant über 10,3 Millionen, den die Gruppe BioQ um Professor Martin Plenio eingeworben hat.
Im vergangenen Jahr ist unter Federführung der „Deutschen Akademie der Naturforscher Leopoldina“ zudem eine Stellungnahme veröffentlicht worden, die der Ulmer Quantenphysiker Professor Wolfgang Schleich koordiniert hat. Auch diese Stellungnahme „Perspektiven der Quantentechnologien“ könnte die Flaggschiff-Initiative stützen.
Zum Hintergrund: Am 19. April hat die Europäische Kommission den Plan veröffentlicht, eine Flaggschiff-initiative im Bereich Quantenwissenschaft zu starten. Diese Ankündigung wurde von der Fachzeitschrift Nature aufgegriffen, was ein großes Medienecho auslöste. Inzwischen wurde Professor Calarco unter anderem von der Süddeutschen Zeitung und der Neuen Zürcher Zeitung sowie etlichen Fachmedien interviewt.
Text und Medienkontakt: Annika Bingmann