Quantentechnologien. Perspektiven und Möglichkeiten. für Österreich

Transkript

1 Quantentechnologien Perspektiven und Möglichkeiten für Österreich

2 Das Quanten-Manifest

3 Das Quantum Manifest wurde formuliert wir wollen mit Überlagerung und Verschränkung! kommerzielle Anwendungen realisieren

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5 Die vier Säulen (im flagship-programm)

6 Das Quanten-Manifest und seine vier Säulen

7 Quantenphysik in Österreich Quantenphysikalische Forschung in Österreich hat eine lange Tradition (Teleportation, Quantencomputer, etc.) Grundlagenforschung: Uni Innsbruck (Forschungszentrum Quantenphysik) Uni/TU Wien, VCQ (Vienna Center for Quantum Science and Technology) Uni Linz, Uni/TU Graz etc. Austrian Institute of Technology (AIT) SFB FoQuS (Innsbruck/Wien) Doktoratskolleg CoQus (Wien) Doktoratskolleg ALM (Innsbruck)

8 Quantenphysik in Österreich ÖAW: Institut für Quantenoptik und Quanteninformation IQOQIs Innsbruck und Wien Institut for Science and Technology Austria (IST Austria) Relevante Unternehmen (meist enabling technology ): z.b.: Infineon -> Chip-Technologie Roithner -> Laser HighQ (Spectra Physics Rankweil) -> Laser Chrystalline -> dünne Schichten und mehr

9 Quantenphysik in Österreich: Quanten-Kommunikation Hedy-Lamarr-Teleskop IQOQI Wien Quantenkommunikation via Satellit IQOQI Wien Qubit-Photon-Quantenschnittstelle Uni Innsbruck Quantenpunkte Uni Linz Quantennetzwerke Uni Innsbruck, IQOQI Innsbruck

10 Quantenphysik in Österreich: Quanten-Simulation Analoge Quantensimulationen mit gespeicherten Ionen (IBK ) Nicht-Gleichgewichts-Vielteilchen-Dynamik mit einem analogen Quantensimulator Universelle Quantensimulationen (Ionen): einige hundert Gatteroperationen (IBK ) Digitale Quantensimulationen mit einem kleinen Quantencomputer Quantum simulation of lattice gauge theories and quantum chemistry (ions) (IBK ) Angehen harter Probleme mit einem Quantenrechner

11 Quantenphysik in Österreich: Quanten-Simulation Quantensimulationen von Spin-Systemen (Photonen) Univ. Wien Walther-Gruppe Zeilinger-Gruppe Photonische Quantensimulatoren (Chemie-Simulationen) Univ. Wien Walther-Gruppe

12 Quantenphysik in Österreich: Quanten-Sensoren Quantenlogik-Spektroskopie für die Quantenmetrologie (Zeit, Frequenz) C. Roos et al., IQOQI Innsbruck Quanten-Optomechanik M. Aspelmeyer, Univ. Wien O. Romero-Isart, IQOQI Innsbruck T. Northup, Univ. Innsbruck

13 Quantenphysik in Österreich: Quantencomputer Größtes verschränktes Quantenregister realisiert: verschränkte Ionen (IBK ) für einen universellen Quantencomputer Skalierbarer Shor-Algorithmus demonstriert: Zahlen faktorisieren (IBK ) skalierbarer Weg zum Zahlenrechnen mit Quanten Photonischer Quantencomputer (Walther-Gruppe, Zeilinger-Gruppe) (VIE ) Demonstration des blind quantum computing

14 Quantenphysik in Österreich: Ein nationales Flagship Österreich ist im Bereich der Quantenphysik und für die Thematik des europäischen Flagship-Programms gut positioniert Theoretische Konzepte und experimentelle Demonstratoren verfügbar Nationales Flagship-Programm braucht: Konsortien zur Umsetzung der Quantenphysik in Quantentechnologie (Zusammenarbeit mit Industrie und Wirtschaft) Akademische Unterstützung mit entsprechender Infrastruktur (begleitend zu den europäischen Flagship-Konsortien) Flexible Rahmenbedingungen für junge Startup-Unternehmen (Unterstützung für Ausgründungen) Interesse von großen Industriepartnern in Österreich

15 Nationale Flagship-Förderung in Österreich Ausgehend vom europäischen Flagship-Programm Formulierung von nationalen Zielen was soll erreicht werden? -> Quantentechnologie-Transfer wie sollen Ziele erreicht werden? -> Formierung von Konsortien wo soll was gemacht werden? -> Verteilung der Aufgaben Wünschenswert wäre eine koordinierte Förderung Koordination/Einbindung der öst. Forschung in europäische Agenden Direkte Förderung oder Förderung durch Leistungsvereinbarungen? Offene österreichweite Diskussion, Entscheidungsgremien? Industriebeteiligung -> Ministerium, FFG? Universitäten -> Ministerium? Zeitrahmen rechtzeitig definieren, an EU anlehnen oder vorher beginnen? EU: Anträge 2018, Geld: 2019 Österreich: ?

16 Weitere Flagship-Aktivitäten Laser-Lichtquellen, Mikrowellentechnologie Chip-Technologie Dünnschicht-Technologie Komponenten (Vakuum, Optik, Elektronik) Software, Computer-Hardware Personal: Ingenieure und Techniker, mit Quantenkenntnissen Quantum Engineering

17 Perspektive: Eine neue Ära der Technologie Entwicklung eines Allzweck-Quantenprozessors auf der Basis quantenmechanischer Gesetze Quantencomputer und Quantensimulation Quantenmetrologie und Quantensensoren Quantennetzwerke (z. B. Quanten-Repeater) Innerhalb 5 Jahren: Quantensimulatoren die Probleme Herausforderungen: jenseits klassischer Rechner angehen Realisierung von Quantensystemen ausserhalb des Laborbereichs Implementierung von voll-automatisierten Quanteneinheiten Quantenalgorithmen für klassische Anwendungen Implementierung von Quanten-Fehlerkorrektur

18 Wechselspiel zwischen Universität und Industrie oder Schließen der Lücke zwischen akademischer Forschung und breiter industrieller Anwendungen Grundlagenforschung Basis-Demonstratoren kleinteilige Prototypen Visionen und Träume Entwicklung von Anwendungen Routine, industrielle Nutzung Produktion mit Industrie-knowhow Neue Konzepte, innov. Umsetzung

19 Wechselspiel zwischen Universität und Industrie oder Schließen der Lücke zwischen akademischer Forschung und breiter industrieller Anwendungen Quanten- technologien Grundlagenforschung Basis-Demonstratoren kleinteilige Prototypen Visionen und Träume Entwicklung von Anwendungen Routine, industrielle Nutzung Produktion mit Industrie-knowhow Neue Konzepte, innov. Umsetzung

20 Quantentechnologien im Flagship-Programm

21 Quantentechnologien in Europa eine Chance für Österreich!