Fraunhofer IMS onderzoekt nieuwe materialen voor fotonische kwantumtechnologieën

© ryanking999/Adobe Stock

Het Fraunhofer-Institut voor Mikro-elektronische Schaltungen en Systemen (IMS) start in samenwerking met het Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden e.V. (IFW) het onderzoeksproject NANO-INC. Het doel van het project is het ontwikkelen van geavanceerde materialen voor fotonische schakelingen die in de toekomst als basis voor kwantumtechnologieën in Europa moeten dienen. Kwantumtechnologieën worden beschouwd als de sleutel voor de toekomst van communicatie, veiligheid en rekenkracht.

Innovatieve materiaalkundige processen voor NANO-INC bij het Fraunhofer IMS

Het Fraunhofer IMS brengt zijn expertise in micro-elektronica en cleanroomtechnologie in het project in en neemt zowel de projectcoördinatie als de ontwikkeling van fotonische schakelingen op zich.

Bij het IFW Dresden worden eerst chemische voorloperstoffen (precursors) ontwikkeld, waarop in depositieprocessen doelgericht dunne materiaallagen worden aangebracht. De processen voor de ontwikkeling van de nieuwe materialen worden vervolgens opgeschaald in het IMS om een overdraagbare kwantumfotonische platform op CMOS-basis te creëren. Dankzij de CMOS-compatibiliteit kunnen de fotonische componenten naadloos worden geïntegreerd in bestaande elektronische systemen. Zo kunnen ze gemakkelijker industrieel worden toegepast.

Waarom kwantumtechnologieën Europa versterken

Fotonische kwantumtechnologieën zijn cruciaal voor de technologische soevereiniteit van Europa. Het is dan ook zeer belangrijk dat er krachtige materialen beschikbaar zijn. Hier ligt de focus van het project NANO-INC: “We richten ons op het onderzoek naar nieuwe, niet-lineaire materialen die de huidige oplossingen qua functionaliteit en schaalbaarheid moeten overtreffen,” legt Prof. Anna Lena Schall-Giesecke uit, projectcoördinator namens het Fraunhofer IMS. Dergelijke fotonische schakelingen kunnen bijvoorbeeld helpen bij het veilig overdragen van versleutelde gegevens of het bouwen van ultrasnelle sensoren – en zo de technologische basis voor toekomstige innovaties leggen.

Toekomstperspectieven en concurrentievoordeel voor Duitsland

Met een subsidie van 1,8 miljoen euro door het Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) ging begin oktober het project Nanolaminate voor innovatieve niet-lineaire nanofotonische schakelingen (NANO-INC) van start en loopt tot 30 september 2027. De in het project NANO-INC ontwikkelde innovaties vormen de basis voor de ontwikkeling van ultrasensitieve sensoren. Deze kwantumsensoren kunnen eerst worden ingezet om ondergrondse waterstromen te detecteren en materialen te diagnosticeren. Op de lange termijn zijn ook toepassingen in de geneeskunde en landbouw mogelijk. Deze ontwikkelingen bieden nieuwe markt kansen en dragen bij aan het opzetten van een stabiele waardeketen voor kwantumtechnologieën in Europa. Door het ontwikkelen van technologieën die voldoen aan internationale normen, kunnen nieuwe toepassingsgebieden in Europa worden ontsloten.

1 Subsidiekenmerk: 13N17104, subsidiemaatregel: Innovatieve materialen en processen voor kwantumsystemen