Pontosság kvantumszinten

A Germanium Quantum Detectors startup egy germanium-alapú fényérzékelőt fejleszt, amely költséghatékonyabb és rugalmasabb alkalmazható, mint a hagyományos termékek. (Kép: Nico Scheller)

Kompakt méretének köszönhetően számos alkalmazási lehetőség kínálkozik. A alapítók azt szeretnék, ha az új típusú germánium-szilícium fotodetektorokat autóipari gyártók és az orvostechnikai szektor számára is gyártanák. (Kép: Nico Scheller)

A bal oldali alapítócsapat: Maurice Wanitzek, Claudia Bett, Dr. Maximilian Scheu és Jakob Finkbeiner. (Kép: Nico Scheller)

Magas érzékenységű fényérzékelőkre többek között a kvantumkommunikációban, az orvostechnikában és az önvezető járművekben van szükség. A stuttgarti Szilárd anyagtechnikai Intézet (IHT) kutatói kifejlesztettek egy germánium-alapú fotodetektort, amely költséghatékonyabb és rugalmasabban alkalmazható, mint a hagyományos termékek. Az technológia piacképesítéséhez négy fiatal kutató most megalapítja a „Germanium Quantum Detectors” startupot.

A „LabOne” egy látszólag jelentéktelen, szürke fémtömbön áll, mindössze nyolc centiméter élhosszúságú. A prototípus házában egy csúcstechnológia található, amely új piaci szabványokat kíván meghatározni: egy mikrochip, amelyen négy ún. „Single-Photon Avalanche Diodes” (SPAD) van összekapcsolva. Ezzel a rendkívül érzékeny fényérzékelővel egyes fotonokat, a legkisebb fényrészecskéket, és azok pontos érkezési idejét lehet mérni. A szilícium-alapú fotodetektorokat ma már sok területen alkalmazzák, többek között a modern vezetéstámogató rendszerek 3D-kameráiban. Az újdonság különlegessége, hogy a fejlesztés teljes mértékben kompatibilis a szabványos félvezetőgyártással, és kis mennyiségű germánium felhasználásával készült. Ez az anyag infravörös tartományban nyeli el a fényt, ami többek között az önvezető járművek esetében nagy előnyt jelent: germánium-alapú fotodetektorokkal a akadályokat gyorsabban és pontosabban lehet észlelni nagyobb távolságokon és rossz látási viszonyok között – ez óriási biztonsági növekedést jelent.

Germánium-alapú fotodetektorok kompaktabbak és egyszerűbben gyárthatók

Miért nem alkalmazzák ezeket a detektorokat már széles körben? Egy stuttgarti Szilárd anyagtechnikai Intézet (IHT) laboratóriumába tett látogatás adja meg a választ: ott egy hűtőberendezés áll, amely akkora, mint egy minibár, és a prototípus becslések szerint harmincszor elférne benne. Az egyes fotonokat mérő detektorokat szinte -270 Celsius-fokra kell hűteni, hogy elkerüljék a jelek torzulását. Az új germánium-szilícium fotodetektor már -10 és -20 Celsius-fokon is ugyanolyan minőséget nyújt. Ez nemcsak sokkal jobb ár-érték arányt jelent, hanem mérete miatt számos alkalmazási lehetőséget kínál.

A kutatólabortól a gyakorlatig vezető út

Maurice Wanitzek, aki jelentősen hozzájárult a technológia fejlesztéséhez az IHT-ben, most három társalapítóval együtt szeretné a gyakorlatba átültetni. „Doktori képzésem során sok ipari partner mondta, hogy érdekesnek találják a terméket, és szívesen megvásárolnák. Mérnökként természetesen az a vágyam, hogy a fejlesztésem valódi hasznot hozzon, és ne kerülje el a figyelmet. Ezért született meg a startup ötlete.” Wanitzek a Stuttgart Egyetem technológia-transzfer kezdeményezéséhez (TTI GmbH) fordult, hogy felmérje a siker esélyeit. „Az eredmény bátorított, és a további lépésekben is nagy segítséget nyújtott a TTI.” Egy mentor felhívta a figyelmét az EXIST kutatás-transzfer programra, és segített a pályázat előkészítésében. Emellett Wanitzek részt vett az egyetem transzferközpontjának (TRACES) kezdő vállalkozóknak szóló workshopjain: „Ez a tapasztalat nagyon hasznos volt. És az, hogy tíz percben kellett bemutatnunk az ötleteinket, nagyban megkönnyítette az EXIST-pályázathoz szükséges prezentáció elkészítését” – mondja.

„Mi támogatjuk a vállalkozókat személyre szabott tanácsadással és támogatási lehetőségekkel, hogy bátran megvalósíthassák merész ötleteiket” – mondja Prof. Alexander Brem, a Stuttgart Egyetem átvételért és nemzetközi kapcsolatokért felelős rektorhelyettese. „A Germanium Quantum Detectors csapata példát mutat arra, hogyan lehet innovációkat előmozdítani egy jövőbeli területen, és hogy megéri vállalkozásba fogni.”

Egy körülbelül 1,2 millió eurós, két éves támogatás segíti a négyfős alapítói csapatot abban, hogy technológiájukat a piaci érettségig fejlesszék. Az alapítók, Maurice Wanitzek mikroelektronikai szakértő, Jakob Finkbeiner áramkörfejlesztő, Claudia Bett, optika és rendszerintegráció szakos fizikus, valamint Dr. Maximilian Scheu, vállalkozásfejlesztéssel foglalkozó közgazdász, az IHT-ben dolgoznak. Emellett szorosan együttműködnek a Stuttgart IMS-CHIPS mikroelektronikai intézettel, ahol a fotodetektorokat egyelőre gyártják. Az alapítók továbbra is részt vesznek a TRACES műhelymunkáin, legutóbb a vállalati jog témakörében.

Sok szabadsággal új dolgokat építeni

„A feladatokat a csapatban a szakterületeink szerint osztottuk fel, és hihetetlenül sokat tanulunk egymástól” – mondja Claudia Bett. Bár felkérték az iparban, mégis úgy döntött, hogy a startupban dolgozik: „Szeretnék inkább saját felelősségemre dolgozni, mint külső utasításokra. Közösen valami újat építeni nagyon nagy szabadságot ad.” Már vannak első ügyfeleink: kutatók, akik néhány épület távolságában alkalmaznak kvantumkriptográfiát. Mivel az információegységek (kvantumbitek) fotonokon keresztül kerülnek átadásra, ehhez magas érzékenységű fényérzékelőkre van szükségük.

A következő szakaszban a négy alapító gyártókat kíván kiszolgálni az önvezető járművek területén, középtávon pedig az orvostechnikai szektort is célozni kívánják: fotodetektoraikat például infravörös spektroszkópiában lehet alkalmazni. Jelenleg számos beszélgetést folytatnak vállalatokkal. Wanitzek szerint a legnagyobb kihívás az, hogy olyan ügyfeleket találjanak, akik hasonló igényekkel rendelkeznek, hogy gazdaságosan tudják gyártani a terméket: „Reméljük, öt éven belül nyereségessé válunk – és példánkat követve másokat is ösztönözhetünk a vállalkozásra.”