Dort werden sie häufig als Rückgrat der Server-zu-Server-Kommunikation für das Training hochentwickelter Modelle des maschinellen Lernens eingesetzt.
Aktuell basieren die meisten photonischen integrierten Schaltungen (PICs) auf Silizium oder Siliziumdioxid, da die Herstellungsverfahren für diese Materialien am ausgereiftesten sind. Silizium und Siliziumdioxid weisen jedoch Eigenschaften auf, die sie für einige aufkommende Quantentechnologieanwendungen suboptimal oder sogar unbrauchbar machen. Daher hat sich dieses Forschungsfeld zu einem wichtigen Treiber für das Interesse an neuen Materialplattformen für PICs entwickelt. Dieser Artikel analysiert die Daten des IDTechEx-Berichts „Materials for Quantum Technologies“, der prognostiziert, dass der Markt für PICs für Quantenanwendungen bis 2046 ein Volumen von 12,6 Milliarden US-Dollar erreichen wird.
Warum ist Photonik so eng mit Quantentechnologie verknüpft?
Die Photonik ist das Technologiegebiet, das sich mit der Erzeugung und Manipulation von Licht befasst. Ihre Erforschung war historisch eng mit der fortgeschrittenen Experimentalphysik verbunden: Laser, Mikroskope und optische Systeme, die ganze Labore füllen können.
Quantentechnologien – darunter Quantencomputer, Sensoren und Kommunikationstechnologien – entstehen größtenteils in Forschungszentren und Universitäten. Auf ihrem Weg zu kommerziellen Anwendungen können sie jedoch nicht länger auf sperrige und empfindliche optische Systeme angewiesen sein. Hier bieten PICs (Pictured Control Panels) einen Mehrwert: Sie ermöglichen die Miniaturisierung dieser komplexen Systeme zu robusten, massenproduzierbaren Chips.
Quantencomputing mit Licht:
Viele der fortschrittlichsten Ansätze im Quantencomputing basieren auf photonischen Systemen, darunter solche, die auf neutralen Atomen, gefangenen Ionen oder photonischen Qubits beruhen. Diese Systeme nutzen Laser, Wellenleiter und Kameras, um einzelne Teilchen zu manipulieren und zu messen.
Die Entwicklung geeigneter PICs (Picture Controlled Premises) ist entscheidend für die Skalierung dieser Technologien. Daher kam es in den letzten Jahren zu zahlreichen Übernahmen von Photonikunternehmen durch Quantencomputing-Firmen, mit dem Ziel, Fertigungskapazitäten und spezialisiertes Wissen zu integrieren.
Jenseits von Silizium:
Obwohl Silizium das dominierende Material ist, weist es erhebliche Einschränkungen auf, beispielsweise seine mangelnde Transparenz im sichtbaren Spektrum, die für viele Quantenanwendungen entscheidend ist. Darüber hinaus erfordern diese Technologien geringe Störungen und hohe Stabilität anstelle von Geschwindigkeit oder Leistung.
Daher werden neue Materialien wie Siliziumnitrid (SiN), Lithiumniobat-Dünnschichten (TFLN) und Bariumtitanat (BTO) erforscht, obwohl sie hinsichtlich Kosten und Herstellung noch Herausforderungen darstellen.
Marktausblick:
PICs sind bereits unverzichtbar in der Telekommunikation, Datenkommunikation und LiDAR, doch Quantentechnologien treiben ihre Leistungsfähigkeit an ihre Grenzen. Die Entwicklung neuer Lieferketten und Materialien ist entscheidend für ihr Wachstum, insbesondere für Anwendungen im Quantencomputing, in Quantennetzwerken und in der Cybersicherheit.
Der Bericht „Materialien für Quantentechnologien 2026–2046“ analysiert die Faktoren, die diesen milliardenschweren Markt antreiben werden, und bietet detaillierte Prognosen und Fallstudien auf Basis von Brancheneinblicken.
Autor: Noah El Alami, Technologieanalyst
