在 2024 年 1 月 30 日在科隆举行的启动会议上，为路线图进程发出了开始信号，该路线图旨在将北莱茵-威斯特法伦州的大学、研究机构、初创企业和公司在量子技术领域正在进行的活动捆绑在一起。文化和科学部（MKW）和经济、工业、气候保护和能源部（MWIKE）这两个主要部门已经建立了QT。NMWP。北威州和Forschungszentrum Jülich受委托执行该项目。位于亚琛的弗劳恩霍夫激光技术研究所（Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT）负责协调工作。
北莱茵-威斯特法伦州拥有充满活力的量子生态系统。在全国范围内，大学和研究机构、初创企业和成熟公司以及支持计划正在推动量子技术向未来市场的发展。为了将这些活动捆绑在一起，分析机会和潜力，并充分利用现有优势和区位优势，北莱茵-威斯特法伦州政府正在启动量子技术的路线图。启动会议于2024年1月30日在科隆举行。
在接下来的采访中，Bernd Jungbluth博士代表亚琛的Fraunhofer ILT协调北威州量子路线图，他谈到了量子技术的技术潜力和令人惊叹的效果。他提供了对该国研究活动、Fraunhofer ILT 量子技术战略计划以及他对已经开始的路线图过程的计划和目标的见解。
“未来量子技术市场的战略方针”Bernd Jungbluth 博士在亚琛的 Fraunhofer ILT 领导量子技术战略项目，并协调 Quantum 路线图 NRW。
Jungbluth博士，是什么让量子技术成为未来的战略领域？在“量子技术2.0”的总称下，过去100年的技术进步目前正在系统地延续。我们现在能够控制最小的微观系统，并可以制备、控制和读取单个原子、离子和光子。一个核心工具是激光。通过这种方式，我们可以获得量子力学定律。这些通常是违反直觉的，但具有真正的惊艳效果。我们可以利用这一点在传感器技术、成像、计算和安全通信等方面设定新的标准。简而言之：量子技术 2.0 极大地丰富了工程工具箱！
Fraunhofer ILT在这一技术领域发挥着什么作用？如今，量子技术正处于从知识驱动型基础研究到应用型技术发展的门槛上。自2016年以来，Fraunhofer-Gesellschaft一直致力于促进这一技术领域向工业的转移。作为Fraunhofer ILT，我们从一开始就参与其中。毕竟，激光不仅是微纳米尺度高精度加工的终极工具，也是量子系统的制备和控制的终极工具;此外，我们一直在研究的光子本身就是量子信息的载体。通过一个内部工作组，我们的研究所系统地分析了我们可以在哪些方面贡献我们在量子技术方面的现有能力，以及我们需要加强的地方。在此基础上，我们可以专门、成功地申请公共资助项目，并贡献我们的专业知识。我们将自己视为激光行业的先驱，并带着光子学行业的合作伙伴与我们一起踏上旅程，尤其是公司。
哪些应用是重点？除其他事项外，我们目前正在BMBF的资助下开展两个项目，专门用于量子光学相干断层扫描（OCT）。这使我们能够对陶瓷和组织进行精确的了解，这在医学诊断方面很有前途。这里的诀窍是我们可以将不同波长的光子相互纠缠。由于这种纠缠——爱因斯坦曾称其为“幽灵般的”——尽管存在空间分离，但光子对的性质仍然密切相关，以至于对一个光子的测量足以知道第二个光子的状态。我们在激光和非线性光学的帮助下创建配对。该方法对于在迄今为止检测很复杂的波长范围内进行测量很有意思。
第二个项目呢？在BMBF资助的“基于量子的测量技术灯塔项目”中，我们正在一个大型财团中工作，该财团希望使OCT技术可用于肿瘤检测。为此，我们研究所提供了所谓的线谱仪和算法。此外，基础光子技术也做出了重要贡献。例如，选择性激光蚀刻（SLE），我们用它来将微米级的结构引入玻璃体中。例如，我们为光子量子计算机制造离子阱。另一个令人兴奋的项目是我们的里德堡镊子阵列，它可以在里德堡计算机中以最佳方式分配光束。为此，它将来自四个输出的光分成 2,000 个单独的光束，以提供 2,000 个量子比特。
计划中的量子互联网节点亚琛到底是怎么回事？我们正在与荷兰代尔夫特的QuTech建立非常密切的战略合作伙伴关系，推动量子网络的发展，因此在国际上处于该领域的最前沿。这是一个典型的例子，说明我们作为一个光子学和激光研究所，如何为量子技术贡献技术构建块，并从激光光学系统的开发中转移既定的方法。这包括我们在光学设计和高精度组件方面的专业知识，以及封装和算法。基于非线性光学，我们量子互联网研究所开发了一种几乎无噪声的量子变频器。改变激光的波长或频率并不是什么新鲜事。但在这里，我们谈论的是传输量子信息的单光子。通过海牙和代尔夫特节点之间的传统光纤网络交换纠缠量子已经成功，根据QuTech的说法，这要归功于Fraunhofer ILT的激光技术。下一步，我们还将与QuTech合作，在亚琛建立这样一个节点。最初，它用作测试和进一步开发光子组件的平台。这些节点的进一步集成也是一个令人兴奋的开发主题。最后，我们希望尽早成为现场全球网络的一部分，因为我们正在与量子互联网联盟的欧洲合作伙伴一起向前迈进。
除了魅力之外，如何从战略上评估项目？参与这个影响深远的实验在许多层面上都很棒。它为我们在未来量子技术领域的活动创造了知名度，确认了我们的战略方向，并表明我们处于技术的最前沿。我们的合作伙伴告诉我们，我们的研究所做出了不可或缺的技术贡献。还有其他方面：通过开始量子互联网的具体实施，我们每天都在学习新的东西，并被迫为我们开始时不知道存在的问题找到解决方案。这种实用的维度对人才有很大的吸引力，这在这个要求苛刻的技术领域是罕见的。技术工人的短缺是量子技术的主要限制之一。有了我们，人才可以帮助塑造未来，而不是在象牙塔里观看。
合作和网络在多大程度上对开放量子世界很重要？值得庆幸的是，我们从北莱茵-威斯特法伦州获得了资金，用于建设亚琛互联网交换中心。如果没有我们与QuTech合作获得的科学地位，这几乎是不可想象的。我们感谢荷兰同事的信任和对他们研究的许多见解。他们还积极参与了我们互联网交换中心的建设，我们在代尔夫特组装、设置和测试，然后将其带到亚琛并投入运营。网络和网络思维是最重要的，也是最终的。 我们研究所之所以能够找到目前的实力，是因为从光束源开发到许多不同行业应用的整个激光技术范围都集中在一个屋檐下。对工业客户和供应商所面临的挑战和问题的深入了解，使我们对市场上真正需要的解决方案有了更深入的了解。我们现在在量子技术活动中也按照这种模式行事。我们仍然是一个激光技术研究所，但努力与这个年轻技术领域的参与者密切合作。通过这种方式，我们可以以最佳方式贡献我们的解决方案专业知识，这些专业知识已经发展了 40 多年。在这方面，诸如“北威州量子能力网络”或目前正在进行的“北威州量子路线图”的协调等举措非常有帮助。
您如何评估现状？事实上，我们在北威州已经拥有了一个非常肥沃的量子生态系统，在锡根、帕德博恩、波恩和亚琛等十所大学设有教席，还有德国航空航天中心、Forschungszentrum Jülich、各种弗劳恩霍夫研究所和大量创新型中小企业 （SME） 以及衍生公司和初创企业。在后者中，频谱范围从由年轻的亚琛ARQUE Systems GmbH开发的基于半导体的可扩展量子计算机，到来自锡根的eleQtron GmbH的基于离子阱的量子计算机，再到来自Münster的Pixel Photonics GmbH，该公司正在推进超导纳米线和光子集成电路（PIC）的单光子检测。许多玩家都位于亚琛激光地区。因此，有些灯塔需要相互协同连接，以便从各个部分中获得更多收益。该州正在与文化和科学部 （MKW） 以及经济事务、工业、气候保护和能源部 （MWIKE） 一起为这一进程提供资金。虽然我们不是早期采用者，但我们拥有非常坚实的科学和工业基础。我们现在希望利用我们的战略经验，以最好的方式结合这些优势。其目的是在北威州创造一个环境，让衍生企业和初创企业可以在这个未来的市场中发展相关参与者。
您如何着手制定量子路线图？州政府已委托Fraunhofer ILT协调路线图流程。我们与 EIN Quantum NRW 办公室和于利希的研究中心携手合作，以便让该州尽可能多的利益相关者参与进来。现在，在正式的启动会议之后，是时候开始了。我们设想了一个综合过程。任何想贡献专业知识和想法的人都被邀请;到目前为止，已有70家公司、大学和研究机构加入。让他们参与进来并管理他们的异质性以制定共同的路线图是一项令人兴奋的任务。这是一个明智地利用有限资源和创造适当框架条件的问题。一个锚点可以成为量子科学与工程中心（QSE）。假设做出适当的资助决定，它几乎可以无缝地在亚琛数字光子生产（DPP）研究园区的过渡室开始。这是因为来自北莱茵-威斯特法伦州量子生态系统的许多相关参与者已经在这里来来去去。但无论如何，我们相信量子技术能够而且将会为我们地区的结构性变革做出重要贡献。AKL'24 上有关量子技术的深入信息2024 年 4 月 17 日星期三，在亚琛举行的“AKL'24 – 国际激光技术大会”上的量子技术与光子学论坛将在三场会议中讨论量子计算、量子网络和从量子变频器到单光子探测器的硬件开发的当前方法。该活动将由来自Fraunhofer ILT的Bernd Jungbluth博士和亚琛工业大学激光技术LLT主席的Florian Elsen主持。
