Als Beispiel für diese Arbeit präsentiert Tekniker ein innovatives, vollständig im Zentrum entwickeltes System, das einen Diamanten in ein Miniaturlabor zur Herstellung einer neuen Generation hochempfindlicher Industriesensoren verwandelt.
Dieses „technologische Juwel“ demonstriert die Kompetenz des Zentrums im Bereich der Quantensensorik, einem der drei Hauptforschungsgebiete für diese neuen Technologien.
„Quantensensoren sind in der Lage, sehr niedrige Konzentrationen von Molekülen zu messen und das Vorhandensein bestimmter Verbindungen nachzuweisen, die mit den bis heute verfügbaren Methoden und Sensoren entweder unmöglich oder nur bei viel höheren Konzentrationen identifiziert werden können“, erklärt Jon Lambarri, Koordinator für Quantensensorik bei Tekniker.
Eine technologische Alternative zur Entwicklung fortschrittlicher Sensoren:
Um diese neue Generation von Sensoren auf Basis quantenmechanischer Prinzipien zu entwickeln, ist es notwendig, neue technologische Plattformen voranzutreiben, die ihre Leistung, Reproduzierbarkeit und Integration in reale Geräte verbessern. In diesem Zusammenhang wird das Technologiezentrum auf der BIEMH 2026 ein neuartiges System vorstellen, das die Entwicklung einer dieser Schlüsselplattformen beschleunigt: NV-Zentren (Stickstoff-Fehlstellen-Zentren) in Diamant. „Kontrollierte Defekte können in Diamant erzeugt werden: Wenn ein Stickstoffatom ein Kohlenstoffatom ersetzt und sich mit einer Fehlstelle im benachbarten Kristallgitter verbindet, entsteht ein NV-Zentrum mit einzigartigen Quanteneigenschaften“, ergänzt Jon Lambarri.
In einem Nanotechnologiezentrum ermöglichen diese Quanteneigenschaften eine äußerst sensible Wechselwirkung mit der Umgebung. Mithilfe von Laser- und Mikrowellenpulssequenzen lässt sich die Reaktion des Diamanten durch die emittierte Fluoreszenz präparieren, manipulieren und auslesen. Im Gegensatz zu anderen fortschrittlichen Technologien arbeiten diese Systeme bei Raumtemperatur, ohne dass kryogene Bedingungen erforderlich sind.
Der Prototyp von Tekniker bestätigt die Machbarkeit der Entwicklung und Steuerung von NV-Zentren im Labor und hat vielversprechende Zukunftsaussichten mit potenziellen Anwendungen in Bereichen wie den Biowissenschaften und der autonomen Navigation. Er hebt unter anderem die Entwicklung GPS-freier Sensoren hervor, die die Navigation autonomer Systeme in Umgebungen ohne Satellitensignale, wie beispielsweise im Weltraum, ermöglichen, sowie den Nachweis von Biomarkern und biologischen Molekülen, was deutlich frühere und genauere medizinische Diagnosen ermöglicht.
Die Implementierung dieses Systems demonstriert die Leistungsfähigkeit und die hochmoderne Ausstattung von Tekniker. Das Technologiezentrum verfügt über einen Reinraum, der als Labor für die dort entwickelten Quantensensortechnologien dient.
Quanten-Maschinelles Lernen.
Das Technologiezentrum erforscht zudem die Möglichkeiten des Quantencomputings mithilfe des Konzepts des Quanten-Maschinellen Lernens. Dieser neue Ansatz zielt darauf ab, die Künstliche Intelligenz (KI) voranzutreiben und die Leistungsfähigkeit traditioneller KI zu verbessern.
Tekniker, mit über 20 Jahren Erfahrung in der Entwicklung intelligenter Informationssysteme zur Unterstützung industrieller Prozesse, verfügt über eine Arbeitsgruppe aus Mathematikern und Physikern, die diese neuen Quantentechnologien entwickelt, um das Training von KI-Modellen zu beschleunigen und somit die Effizienz und Genauigkeit dieser Systeme zu steigern. Ziel ist es, die Möglichkeiten des Quantencomputings zur Lösung von Problemen zu erforschen, die traditionell mit klassischen Algorithmen und Computern gelöst wurden. Ein Beispiel hierfür ist die Bestimmung des Endzustands eines Metalls während eines Erstarrungsprozesses in der laserbasierten additiven Fertigung.
