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Quantencomputer vernetzen und ihre Leistungsfähigkeit erhöhen, Kommunikationskanäle abhörsicher verschlüsseln oder Atomuhren synchronisieren, um hochgenaue Zeitmessungen für Satellitennavigation oder wissenschaftliche Experimente durchzuführen: Das Quanteninternet verspricht signifikante Verbesserungen in verschiedenen technologischen Schlüsselbereichen. Um das Quanteninternet im bestehenden Glaserfasernetz zu realisieren, sind jedoch Quantenfrequenzkonverter nötig, die die Wellenlänge von Photonen an das Telekomband (1550 nm) anpassen können. Das Fraunhofer IAF hat einmodige GaSb-Scheibenlaser mit Bestwert-Ausgangsleistungen von bis zu 2,4 W entwickelt, die als rauscharme Pumpquelle Quantenfrequenzkonversion ermöglichen.

Die Entstehung von Tumoren beginnt mit winzigen Veränderungen innerhalb einzelner Körperzellen, und bei der Leistungsfähigkeit von Batterien sind Ionenbewegungen auf kleinster Ebene entscheidend. Bisher ist die Auflösung der gängigen bildgebenden Verfahren aber zu gering, um diese Prozesse im Detail darstellen zu können. Ein Forschungsteam unter der Leitung der Technischen Universität München (TUM), der dem auch das Fraunhofer IAF gehört, hat Diamant-Quantensensoren entwickelt, die als hochauflösende Kernspintomografen eingesetzt werden könnten.

Durch intensive Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten in den vergangenen Jahren sind die Quantentechnologien auf einem guten Weg Richtung Anwendung. Das Fraunhofer IAF zeigt seine neuesten Forschungsergebnisse in den Bereichen Quantensensorik und Quantencomputing-Hardware sowie -Software bei der Erstauflage der Fachmesse Quantum Effects am 10. und 11. Oktober 2023. Fachleute aus Forschung und Forschungsmanagement präsentieren einem internationalen Publikum die Möglichkeiten der Quantentechnologien anhand von Demonstratoren, Vorträgen und Service- sowie Schulungsangeboten.

Prof. Holger Hanselka ist seit Mitte August neuer Präsident der Fraunhofer-Gesellschaft, einer der weltweit führenden Organisationen für anwendungsorientierte Forschung. Im Rahmen seines Amtsantritts besucht er sukzessive verschiedene Fraunhofer-Standorte. Die erste Station war Freiburg. Die fünf Freiburger Fraunhofer-Institute erläuterten Prof. Hanselka insbesondere die Bedeutung der Nachhaltigkeitsforschung in der »Green City«.

Das Fraunhofer IAF präsentiert neueste Fortschritte der Hochfrequenzelektronik auf Basis von III/V-Halbleitern für Mikrowellentechnologie, Hochfrequenztechnik und Radar auf der European Microwave Week 2023 (EuMW) in Berlin. Zusätzlich zum Messeauftritt ist das Freiburger Institut bei 18 Konferenzbeiträgen vertreten.

Deutschlands erste kryogene Anlage zur statistischen Qualitätsmessung von Qubit-Bauelementen auf ganzen 200- und 300-mm-Wafern hat am Fraunhofer IAF die Arbeit aufgenommen. Der On-Wafer-Prober kann Bauelemente auf Basis von Halbleiter-Quantenpunkten und -Quantentöpfen sowie Supraleitern bei Messtemperaturen unter 2 K charakterisieren. Durch den vollautomatischen Betrieb können Forschende eine quantitativ relevante Datenbasis aufbauen und die industrielle Fertigung hochwertiger Bauelemente für Quantencomputing und Quantensensorik in Europa voranbringen.

Mikroskopische Bildgebung von Magnetfeldern, wie sie die Quantensensorik ermöglicht, erlaubt die Messung des einzigartigen magnetischen Fingerabdrucks von Objekten. Das öffnet in verschiedenen Branchen wie der Werkstoffprüfung oder Biomedizin die Tür für grundlegend neue Anwendungen. Eine innovative Methode mit schnellen Kamerabildern hat das Fraunhofer IAF in Form eines verbesserten Weitfeld-Magnetometers entwickelt. Das System bietet einen einzigartigen Kompromiss aus Sensitivität, Auflösung und Geschwindigkeit. Auf der LASER World of QUANTUM 2023 wird es als Teil des Quantum Sensing Hubs Freiburgs präsentiert, in dem die Institute Fraunhofer IAF, IPM und IWM ihre Kompetenzen im Bereich der Quantenmagnetometrie bündeln.