CIPHOR – Zalecenie wsparcia nowego budynku badawczego dla Zintegrowanej Fotoniczki Kwantowej

Plan sytuacyjny Centrum Badań nad Fotonią Zintegrowaną (CIPHOR)

Doktorant w laboratorium kwantowej optyki

Technische Universität Berlin z dużym sukcesem wzięła udział w procedurze konkursowej na realizację nowych budynków badawczych w ramach wspólnego finansowania federalnego i landowego na etap finansowania 2025. W ramach komitetu ds. budynków badawczych projekt pod nazwą „CIPHOR” został oceniony jako „bardzo dobry do wybitnego” i 19 kwietnia 2024 r. został polecony przez Radę Naukową do wspólnej konferencji naukowej (GWK) w celu dofinansowania. Celem jest wybudowanie budynku badawczego jako części nowego budynku zastępczego Nanofizyka na kampusie Charlottenburg. Kwota dofinansowania wynosi około 63 mln euro, z czego połowa pochodzi z landu Berlin, a druga połowa z federalnego budżetu.

Najnowocześniejsza fotonika: jedna z najważniejszych technologii kluczowych XXI wieku

W centrum budynku badawczego znajduje się najnowocześniejsza fotonika. Jest to jedna z najważniejszych technologii kluczowych XXI wieku i stanowi podstawę dla różnorodnych zastosowań w dziedzinie technologii informacyjno-komunikacyjnych (ICT), technologii kwantowych, sensorów i medycyny. Przemysł fotoniczny jest jednym z najważniejszych motorów wzrostu w Niemczech, z rocznym obrotem przekraczającym 50 mld euro i ponad 190 000 zatrudnionych, przy czym region Berlin-Brandenburg jest jednym z najważniejszych ośrodków technologii optycznych. Kluczowym czynnikiem innowacyjnym jest miniaturyzacja komponentów i systemów optycznych oraz integracja różnych nanofotonowych elementów i materiałów na kompaktowym i wysoko funkcjonalnym chipie.

Dokładnie tutaj planowane Centrum Badań nad Zintegrowaną Fotoniką Kwantową (CIPHOR) Technische Universität Berlin rozpocznie i będzie rozwijać zintegrowaną fotonikę kwantową w nowym budynku badawczym. „Dzięki CIPHOR badania nad fotoniką kwantową na TU Berlin zyskają przełomowe fundamenty, które będą kształtować rozwój fizyki w nadchodzących dekadach” – wyjaśnia prof. dr. Michael Kneissl, rzecznik CIPHOR.

Najnowocześniejsza infrastruktura technologiczna i eksperymentalna

Aby sprostać opisanym wyzwaniom, konieczna jest najnowocześniejsza infrastruktura technologiczna i eksperymentalna, która na skalę krajową i międzynarodową jeszcze nie istnieje. Koncepcja laboratorium w ramach budynku badawczego obejmuje trzy wysoko wyspecjalizowane centralne obszary laboratoryjne („Core Laboratories”) z wyposażeniem na najwyższym poziomie, które będą wykorzystywane wspólnie i umożliwią pooling zasobów.

Zaangażowane instytuty TU Berlin

Zaangażowani naukowcy reprezentują instytuty fizyki ciała stałego (IFKP), optyki i fizyki atomowej (IOAP) oraz fizyki teoretycznej (ITP), a w rozszerzonym składzie także elektrotechnikę i informatykę TU Berlin. Wszystkie dziedziny mogą korzystać z najwyższej wiedzy naukowej, na przykład z kilku specjalnych obszarów badawczych (SFB), finansowanych przez Niemiecką Fundację Badawczą.

Powierzchnia użytkowa 2000 m² na kampusie TU OST

Budowa CIPHOR z trzema centralnymi obszarami laboratoryjnymi i około 2000 m² powierzchni użytkowej (1-6) ma być częścią nowego budynku dla fizyki eksperymentalnej na TU Berlin. W tym celu projekt musi zostać wpisany do planu inwestycyjnego landu Berlin. Lokalizacja dla budynku fizyki eksperymentalnej to działka na kampusie TU OST przy Müller-Breslau-Straße. Koszt budowy trzech obszarów laboratoryjnych oraz 400 m² powierzchni biurowej w nowym budynku badawczym wynosi około 54 mln euro. Do tego dochodzą koszty dużych urządzeń na poziomie 6,7 mln euro oraz koszty wyposażenia początkowego w wysokości około 2 mln euro, co daje łączne koszty około 63 mln euro.

„Cieszymy się z dofinansowania. Nie tylko z punktu widzenia budowlanego jest ono bardzo potrzebne. W nowoczesnym budynku laboratoryjnym nasi naukowcy będą rozwijać nowe zastosowania w bezpiecznej transmisji danych, kwantowym obliczaniu fotonicznym, sensorach kwantowych i medycynie. Możemy tu korzystać z mocnych stron lokalizacji i naszej wiedzy naukowej. Dziękuję wszystkim, którzy włożyli czas, pomysły i entuzjazm. To inwestycja w naszą przyszłość” – mówi prof. dr Geraldine Rauch, prezydentka TU Berlin.

„Jestem niezwykle zadowolony z tego sukcesu: to druga inicjatywa z Wydziału II - Matematyki i Nauk Przyrodniczych, która uzyskała dofinansowanie na budowę badawczą. CIPHOR opiera się na współpracy ponad dziedzinami i instytutami i będzie przykładem nowoczesnego wykorzystania laboratoriów. Chciałbym szczególnie podziękować działowi V - uczelniom w berlińskim urzędzie ds. nauki, zdrowia i opieki oraz działowi IV - budynkom i zarządzaniu infrastrukturą w administracji TU Berlin za konstruktywną współpracę” – mówi dziekan Wydziału II Matematyki i Nauk Przyrodniczych, prof. dr Etienne Emmrich.

Unikalna cecha podejścia

Celem i unikalną cechą tego podejścia jest rozwój kompaktowych, zintegrowanych kwantofotonowych układów scalonych (Quantum Photonic Integrated Circuits, Q-PIC), które łączą nowatorskie i różnorodne funkcje na jednym chipie półprzewodnikowym. Eksperymenty kwantofotonowe, które obecnie zajmują wiele metrów kwadratowych powierzchni stołu optycznego lub całych laboratoriów, mają być zintegrowane na malutkim chipie półprzewodnikowym, co umożliwi nowe zastosowania w bezpiecznej transmisji danych, kwantowym obliczaniu fotonicznym, sensorach kwantowych i medycynie. Wiedza i know-how wypracowane w CIPHOR mają służyć nie tylko czystym badaniom, ale także transferowi wiedzy poprzez spin-offy i współpracę z przemysłem.

Siła regionu Berlin-Brandenburg

Zwłaszcza w dziedzinie technologii optycznych region Berlin-Brandenburg jest szczególnie silny, z licznymi małymi i średnimi przedsiębiorstwami (MŚP). W dalszym otoczeniu nowych landów pojawiają się możliwości współpracy z dużymi producentami chipów, takimi jak Intel, Infineon i Bosch, które oferują także interesujące możliwości kariery dla wysoko wykwalifikowanych pracowników CIPHOR.