Im Zukunftscluster QSens der Universitäten Stuttgart und Ulm forschen Wissenschaftler*innen, Unternehmen und Start-ups erfolgreich an innovativen Quantensensoren und ihrem Transfer in die Praxis. Diese bergen vielversprechende Potenziale beispielsweise für die Gesundheitsversorgung, das Internet der Dinge oder erneuerbare Energien. Das Bundesministerium für Bildung- und Forschung (BMBF) fördert QSens im Rahmen des Wettbewerbs Clusters4Future für weitere drei Jahre mit circa 15 Millionen Euro.
Hochpräzise und leistungsfähige Quantensensoren werden in vielen Bereichen gebraucht, unter anderem in der Medizintechnik, für Navigationssysteme in autonomen Fahrzeugen, für die Energiespeicherung in Batterien oder intelligente Produktionsprozesse. „Unter den Quantentechnologien sind Quantensensoren derzeit am weitesten auf dem Weg zur Marktreife und bieten große Anwendungspotenziale, die wir mit QSens erschließen wollen“, sagt Professor Jens Anders, Clustersprecher und Leiter des Instituts für Intelligente Sensorik und Theoretische Elektrotechnik (IIS) der Universität Stuttgart. Ziel der Forschenden und der Industriepartner, die im Zukunftscluster Quantensensoren der Zukunft (QSens) zusammenarbeiten, ist es, die Technik für den Einsatz in der Praxis weiterzuentwickeln, sie für autonome technische Systeme nutzbar zu machen und aus der Forschung in die industrielle Anwendung zu überführen. Zahlreiche Patente sowie QSens-Forschungsdemonstratoren, die auf internationalen Messen wie der Hannover Messe und der Quantum Effects Messe in Stuttgart gezeigt wurden, zeigen wie marktnah die QSens-Forschung ist. „Die Verlängerung von QSens unterstreicht die internationale Spitzenstellung des Stuttgart-Ulmer Verbundes und der beteiligten Partner im Bereich der Quantensensorik“, betont Professor Joachim Ankerhold. Der Leiter des Instituts für Komplexe Quantensysteme der Universität Ulm ist Clustersprecher für den Standort Ulm.
Innovationsökosystem und breites Anwendungsspektrum
In der ersten Förderphase haben die Beteiligten erfolgreich ein „Innovationsökosystem“ aus Forschungsinstituten, Großunternehmen, KMUs und Startups aufgebaut. Es soll als Sprungbrett für disruptive Technologien dienen und die Innovationskraft Deutschlands stärken. In der zweiten Förderphase soll dieses Ökosystem weiter gestärkt und ausgebaut werden. Nachdem der Cluster in der ersten Umsetzungsphase ein breites Themenspektrum – von Industriesensoren über Sensoren für die (Bio)medizintechnik bis hin zu Sensoren für Anwendungen im Weltraum – adressiert hat, fokussiert er sich in der zweiten Phase auf Sensoren für die Biomedizintechnik. Erforscht werden sollen unter anderem Quantensensoren für die Steuerung intelligenter Prothesen und die Messung von Biomarkern zur frühzeitigen Erkennung von Krankheiten sowie Quantensensoren zur Messung von Per- und Polyfluoralkylsubstanzen (PFAS). Diese sogenannten Ewigkeitschemikalien sind potentiell gesundheitsschädlich und kommen in vielen Produkten vor.
Neue Quantenplattform für KMUs
Zur weiteren Stärkung und zum Ausbau des QSens-Ökosystems soll in der zweiten Phase ein Verein gegründet werden, dem interessierte Industriepartner beitreten können. Darüber hinaus soll die QSens-Plattform Quanten4KMU ausgebaut werden. Sie soll QSens-Partnern zum einen bereits heute die Fertigung von Quantenbauelementen ohne eigenen Reinraum ermöglichen. Zum anderen soll sie KMUs den Zugang zu hochmodernen Geräten und Prozessen für die skalierbare und somit kostengünstige Integration von Quantenbauelementen in Sensormodule bieten. Damit werden sowohl die Weichen für die dritte Umsetzungsphase gestellt, in der erste QSens-Produkte den Markt erreichen sollen, als auch eine langfristige Verstetigung des Clusters über die BMBF-Förderung hinaus ermöglicht. Durch die enge Zusammenarbeit mit dem Institut für Entrepreneurship und Innovationsforschung (ENI) der Universität Stuttgart rücken außerdem die Themen „Ausgründungen“ und „Intellectual Property“ noch stärker in den Fokus von QSens.
Zum Zukunftscluster QSens
Der Zukunftscluster Quantensensoren der Zukunft (QSens) der Universitäten Stuttgart und Ulm wurde in der ersten Förderphase von 2021 bis 2024 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Wettbewerbs „Clusters4Future“ mit circa 15 Millionen Euro gefördert. In der zweiten Förderphase stellt das BMBF dem Verbund weitere bis zu 15 Millionen Euro zur Verfügung. Unter Koordination der Universität Stuttgart beteiligen sich an QSens neben der Universität Ulm unter anderem die Universität Tübingen, drei außeruniversitäre Forschungsinstitute sowie 17 Partner aus der Industrie und der Biotechnologie- und Pharmaziebranche. QSens ist ein wichtiger Eckpfeiler eines wachsenden regionalen Quantenökosystems, zu dem unter anderem das Zentrum für Integrierte Quantenwissenschaften- und Technologie (IQST), die baden-württembergische Initiative QuantumBW und das Stuttgarter Zentrum für angewandte Quantenforschung (ZAQuant) gehören.
Zum Wettbewerb Clusters4Future
Mit dem 2019 ins Leben gerufenen Wettbewerb „Clusters4Future“ will das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) den Wissens- und Technologietransfer stärken, neue Wertschöpfung generieren und Deutschlands Position als einer der weltweiten Innovationsführer ausbauen. Regionale Innovationscluster wie QSens sollen dazu beitragen, Lösungen für drängende gesellschaftliche Herausforderungen zu finden und eine offene Innovationskultur fördern. Aus der ersten Wettbewerbsrunde von 2019 gingen aus 137 Clusterskizzen sieben erfolgreich hervor. Fünf davon, darunter QSens, werden nun für weitere drei Jahre gefördert. 2022 wurden in der zweiten Wettbewerbsrunde weitere sieben Cluster bewilligt. Derzeit gibt es 14 Zukunftscluster, die maximal drei Umsetzungsphasen von jeweils bis zu drei Jahren durchlaufen können. Pro Cluster und Jahr sind Fördermittel in Höhe von bis zu fünf Millionen Euro vorgesehen.
Text: Dr. Jutta Witte, Universität Stuttgart, Hochschulkommunikation