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Quantum technologies Quantentechnologien in Berlin | Brandenburg
Contents
Inhalt
Editorials
Vorworte
5 Prof. Dr. Günther Tränkle
7 Dr. Stefan Franzke
Market overview
Marktübersicht
9 Prospects for photonic quantum technologies
in the Berlin-Brandenburg region
Berlin-Brandenburg: Zukunftsregion für photonische
Quantentechnologien
Partner portraits
Partnerportraits
22 Berlin Partner für Wirtschaft und Technologie GmbH
23 DLR German Aerospace Center
24 Ferdinand-Braun-Institut
25 Fraunhofer IZM
26 Freie Universität Berlin Dahlem
27 GoQuantum
28 Heinrich-Hertz-Institut
29 Humboldt-Universität zu Berlin
30 JCMwave GmbH
31 Leibniz-Institut für Kristallzüchtung
32 Max-Born-Institut Berlin
33 Menlo Systems GmbH
34 M Squared Lasers UG
35 Optec-Berlin-Brandenburg (OpTecBB) e.V.
36 Paul-Drude-Institut für Festkörperelektronik
37 PicoQuant GmbH
38 PTB, Braunschweig und Berlin
39 QUARTIQ GmbH
40 Technische Universität Berlin
41 TOPTICA eagleyard
Das Innovationsforum Photonische Quantentechnologien InnoQT wurde im Rahmen der Förderinitiative
„Innovationsforen Mittelstand“ vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. 42 Zuse-Institut Berlin
Editorial
Vorwort
Quantum technologies (QT) can hardly be Mit alltäglichen Erfahrungen lassen sich
understood with everyday experience – and Quantentechnologien (QT) kaum begrei-
yet they determine modern life. The first fen – und doch bestimmen sie das moder-
quantum revolution provided the physical ne Leben. Die erste Quantenrevolution lie-
foundations for the digitalization of socie- ferte die physikalischen Grundlagen für die
ty, lasers and modern communication tech- Digitalisierung der Gesellschaft, Laser und
nologies. We are now in the middle of the moderne Kommunikationstechnologien.
second quantum revolution. With photonic Inzwischen befinden wir uns mitten in der
tools, individual quantum particles can be zweiten Quantenrevolution. Mit photoni-
manipulated and controlled in a targeted schen Werkzeugen lassen sich einzelne
manner. This opens up a multitude of new Quantenteilchen gezielt manipulieren und
applications: For example, communication kontrollieren. Das eröffnet eine Fülle neuer
by means of entangled photons is to be pro- Anwendungen: So soll die Kommunikation
tected against unwanted access and thus mittels verschränkter Photonen vor uner-
enable communication that is tap-proof wünschten Zugriffen geschützt werden und
per se. High-resolution imaging techniques damit eine per se abhörsichere Kommuni-
based on QT will advance medical diagnos- kation ermöglichen. Hochaufgelöste Bild-
tics. With the help of quantum sensor tech- gebungsverfahren auf QT-Basis werden die
nology, physical quantities such as the local medizinische Diagnostik voranbringen. Mit-
gravity field of the earth can be measured hilfe der Quantensensorik können physikali-
more precisely than before – and thus pro- sche Größen, etwa das lokale Schwerefeld der
vide information on valuable raw materi- Erde, präziser als bisher vermessen werden –
als, among other things. Optical clocks will und so unter anderem Hinweise auf wertvol-
improve time measurement and thus the le Rohstoffe geben. Optische Uhren werden
accuracy of navigation systems. Quantum die Zeitmessung und damit die Genauigkeit
computers are expected to score points with von Navigationssystemen verbessern. Quan-
gigantic computing power and unprece- tencomputer sollen mit gigantischen Rechen-
dented speed. Quantum technologies will leistungen und nie dagewesener Schnellig-
therefore be as indispensable in the future keit punkten. Quantentechnologien werden
as the Internet is today. daher künftig so unentbehrlich sein, wie es
heute das Internet ist.
In the Berlin-Brandenburg region, a large
number of research institutions and innova- In der Region Berlin-Brandenburg arbeiten
tive companies work with key technologies eine Vielzahl von Forschungseinrichtungen
for QT such as photonics. In Berlin alone, three und innovativen Unternehmen mit Schlüs-
large universities provide the necessary basic seltechnologien für die QT – der Photonik,
research, while numerous application-orient- um nur ein Beispiel zu nennen. Alleine in
Prof. Dr. Günther Tränkle
ed research institutes build bridges to innova- Berlin liefern drei große Universitäten die Ferdinand-Braun-Institut,
tive companies, which then develop QT prod- nötige Grundlagenforschung, zahlreiche Leibniz-Institut für
Höchstfrequenztechnik
ucts from demonstrators and prototypes. The anwendungsorientierte Forschungseinrich- Gustav-Kirchhoff-Str. 4,
task now is to exploit this great potential in tungen schlagen die Brücke zu innovativen 12489 Berlin
Tel.: +49 30 63922601
the region and connect the players in order Unternehmen, die aus Demonstratoren und E-Mail: guenther.
to generate sustainable added value. Prototypen dann QT-Produkte entwickeln. traenkle@fbh-berlin.de
VORWORT 5
Editorial
Vorwort
As a new network initiative, the Innovation Dieses große Potenzial in der Region gilt es As one of Europe’s most innovative regions, Die deutsche Hauptstadtregion gehört zu
Forum Photonic Quantum Technologies was nun auszuschöpfen und die Akteure zu ver- Germany’s capital region plays a leading den innovativsten Regionen Europas, nimmt
launched in early March 2020. Initiated by netzen, um nachhaltige Wertschöpfung zu role in several forward-looking technolo- in vielen zukunftsweisenden Technologien
the Ferdinand-Braun-Institut, 90 represen generieren. gies and continues to attract young skilled eine führende Position ein und hat eine
tatives of universities, research institutions workers and technology companies from große Anziehungskraft auf junge Fachkräf-
and SMEs met, presented their activities and Den Auftakt machte Anfang März 2020 around the world. Berlin has become a hub te und Technologie-Unternehmen. Berlin ist
explored possibilities for cooperation. The das Innovationsforum Photonische Quan- for digital transformation processes in pro- heute ein Zentrum digitaler Transformation
aim is to quickly transfer QT research results tentechnologien. Auf Initiative des Ferdi- duction, mobility and health care as well as in der Produktion, der Mobilität und im Ge-
into applications and to exploit them eco- nand-Braun-Instituts trafen sich 90 Vertre- a test area for disruptive technologies and sundheitswesen sowie Testfeld für disrup-
nomically. terinnen und Vertreter von Universitäten, applications. The region’s potential is driven tive Technologien und Applikationen. Es
Forschungseinrichtungen und KMU, stellten by its diverse research landscape, strong IT schöpft sein Potenzial aus der vielseitigen
We must now quickly pick up this momen- ihre Aktivitäten vor und loteten Möglichkei- reputation and its long tradition of promot- Forschungslandschaft, einer starken IT-Kom-
tum in order to make Berlin-Brandenburg ten der Zusammenarbeit aus. Damit sollen ing key technologies such as photonics, mi- petenz und der konsequenten Förderung
internationally visible as a QT industry loca- QT-Forschungsergebnisse schnell in Anwen- croelectronics and materials science. von Schlüsseltechnologien wie der Photo-
tion. Does your company manufacture com- dungen überführt und wirtschaftlich ver- nik, der Mikroelektronik oder der Material-
ponents and systems for quantum technol- wertet werden. As the location in which research, industry wissenschaften.
ogy? Do you develop software solutions or and startup culture meet, Berlin offers the
electronic components that could be used in Diesen Faden müssen wir nun rasch auf- ideal development conditions for fields of Berlin vereint Forschungs-, Industrie- und
QT? Get involved and let us shape this excit- greifen und weiterspinnen, um den Stand- technology on the threshold of industrial Startup-Kultur an einem Standort und bietet
ing field of application together! ort Berlin-Brandenburg international als leveraging. The city attracts young talent damit ideale Entwicklungsvoraussetzungen
QT-Industriestandort sichtbar zu machen. from around the globe who find here a per- für ein Technologiefeld an der Schwelle zur
Ihr Unternehmen fertigt Komponenten und fect interdisciplinary environment for the industriellen Nutzung. Die Stadt zieht junge
Systeme für die Quantentechnologie? Sie transfer of new research-driven knowledge Talente aus aller Welt an, die an den inter-
entwickeln Softwarelösungen oder elekt- to industry. Most recently, the first quantum disziplinären Schnittstellen zwischen Wis-
ronische Bauteile, die in der QT eingesetzt technology startups, a number of reloca- senschaft und Wirtschaft ideale Rahmenbe-
werden könnten? Beteiligen Sie sich und tions and Berlin-Brandenburg’s InnoQT ini- dingungen für den Transfer neuen Wissens
lassen Sie uns dieses spannende Anwen- tiative have lain the cornerstone of a new, von der Forschung in die Industrie vorfin-
dungsfeld gemeinsam gestalten! dynamic quantum community, to which this den. In der jüngsten Vergangenheit haben
brochure is dedicated. erste Quantentechnologie-Startups, Ansied-
lungen und die InnoQT-Initiative in Berlin
Once again, Berlin is where we are already Brandenburg einen wichtigen Baustein für
working on the answers to tomorrow’s eine neue, dynamische Quantencommunity
questions. The field of quantum technology gelegt, der diese Broschüre gewidmet ist.
stands out here because, for many of us, the
questions it poses as well as the answers it Berlin ist damit einmal mehr ein Ort, an dem
delivers surpass our imagination. Nonethe- wir heute schon an den Antworten auf die
less – or perhaps precisely because it does so Fragen von morgen arbeiten. Das Feld der
– the capital region is the right location for Quantentechnologie ragt dabei heraus, weil Dr. Stefan Franzke
this field. Weil es geht in Berlin. hier nicht nur die Fragen, sondern auch die Geschäftsführer
Berlin Partner
Antworten die Vorstellungskraft der meis- für Wirtschaft und
ten von uns übersteigen. Trotzdem – oder Technologie GmbH
Fasanenstr. 85
gerade deshalb – ist die Hauptstadtregion 10623 Berlin
der richtige Ort. Weil es geht in Berlin. www.berlin-partner.de
6 EDITORIAL VORWORT 7
Prospects for photonic quantum
technologies in the
Berlin-Brandenburg region
Berlin-Brandenburg:
Zukunftsregion für photonische
Quantentechnologien
Quantum technology is a promising field of Mit den Quantentechnologien können völ- Dr. Anke Lohmann
c/o Humboldt-
research that brings completely new techni- lig neue technische Ideen aus der physika- Innovation GmbH
cal ideas from academia to industry, medi- lischen Grundlagenforschung in die Indus- Ziegelstraße 30
10117 Berlin
cine and everyday life. The implementation trie, die Medizin und auch den Alltag der
E-Mail: anke.lohmann@
of these ideas requires a suitable environ- Menschen gebracht werden. Die Umsetzung anchoredin.uk
ment: academic as well as technical exper- dieser Ideen setzt ein passendes Umfeld vo-
tise is needed, multi- and interdisciplinary raus: Sowohl akademische als auch techni-
cooperation must be supported. People sche Fachkompetenz ist gefragt, multi- und
who are willing to drive innovation are es- interdisziplinäre Zusammenarbeit muss un-
sential, as are investments and companies to terstützt werden. Es braucht Menschen, die
build new supply chains. Close national and bereit sind, Innovationen voranzutreiben,
international networking is crucial. genauso wie Investitionen und Firmen, die
sich am Aufbau neuer Lieferketten beteili-
Photonic technologies are at the core of gen. Eine enge nationale und internationale
most quantum technologies. With a net- Vernetzung ist dabei unerlässlich.
work of research institutions, small and
large companies, the Berlin-Brandenburg Im Kern der meisten Quantentechnologien
region is excellently positioned to fully ex- sind photonische Technologien involviert.
ploit the potential of photonics for quan- Mit einem Netzwerk von Forschungseinrich-
tum technologies. tungen, kleinen und großen Firmen ist die
Region Berlin-Brandenburg hervorragend
positioniert, um die Möglichkeiten der pho-
tonischen Technologien für die Quanten-
technologien voll auszuschöpfen.
MARKTÜBERSICHT 9
Quantum technology – Quantentechnologie – This peculiarity can be exploited for secure anderen, selbst wenn sie weit voneinander
a short introduction eine kurze Einführung communication, where simple tests can be entfernt sind. Ihre Verschränkung kollabiert
used to find out whether the information jedoch, wenn der Zustand eines der beiden
Quantum phenomena have been used for dec- Quantenphänomene werden seit Jahr-
of the entangled photons has been inter- Teilchen gemessen wird.
ades and form the basis of modern technolo- zehnten genutzt und bilden die Grundlage
cepted: If this was the case, the photons are
gies such as lasers and computers. In the new für moderne Technologien wie Laser- und
no longer entangled. Diese Eigenart lässt sich für eine sichere Kom-
age of quantum technologies, also known as Computertechnik. Im neuen Zeitalter der
munikation ausnutzen, bei der sich durch
the second quantum revolution, we speak of Quantentechnologien, das auch als zweite
Another equally unusual phenomenon is einfache Tests herausfinden lässt, ob die In-
the “crazier” elements of quantum physics. Quantenrevolution bezeichnet wird, spre-
the superposition of states of a particle: formationen der verschränkten Photonen
These concepts are more difficult to under- chen wir von den „verrückteren“ Elementen
a particle can be in several states at once. abgefangen wurden: Wenn dies der Fall war,
stand because they seem counterintuitive. der Quantenphysik. Diese Konzepte sind
Quantum computers exploit this phenom- sind die Photonen nicht mehr verschränkt.
schwieriger zu verstehen, da sie kontraintui-
enon to achieve higher computing speeds.
They include, for example, the entanglement tiv erscheinen.
Quantum sensors can make use of it to Ein weiteres, ebenso ungewöhnliches Phä-
of two particles, in which certain properties
measure much more sensitively. nomen ist die Überlagerung von Zuständen
are closely intertwined. When one state of one Dazu zählt etwa die Verschränkung zweier
eines Teilchens: Ein Teilchen kann sich in
particle changes, the state of the other chang- Teilchen, bei der bestimmte Eigenschaften
The particles used in quantum technolo- mehreren Zuständen gleichzeitig befinden.
es as well, even if they are far apart. However, eng miteinander verflochten sind. Wenn
gies can be of different types: atoms, ions, Quantencomputer nutzen dieses Phänomen
their entanglement collapses when the state sich nun der Zustand des einen Teilchens
photons and electrons. Each type requires a aus, um höhere Rechengeschwindigkeiten
of one of the two particles is examined. ändert, ändert sich auch der Zustand des
different technology with its own technical zu erreichen. Quantensensoren können da-
challenges. durch deutlich empfindlicher messen.
Positive factors for quantum photonics
The novel technologies are divided into Die in den Quantentechnologien verwende-
four major areas of application: ten Teilchen sind unterschiedlicher Art: Man
1 – Quantum sensing, metrology and imaging nutzt Atome, Ionen, Photonen und Elek
Quantum – Quantum computing tronen. Jeder Typ von ihnen erfordert eine
technology experts – Quantum communication andere Technologie mit ihren eigenen tech-
and R&D activities
– Quantum simulation nischen Herausforderungen.
2 Quantum technological Die neuartigen Ansätze aus den Quanten-
Diverse photonics
competence in Berlin and technologien werden in vier Anwendungs-
felder aufgeteilt:
expertise, R&D
and industry
Brandenburg
– Quantensensorik, -metrologie und -bildgebung
Fertile environment for
The Berlin-Brandenburg region has the – Quantencomputing
quantum photonics
advantage of being home to numerous – Quantenkommunikation
3 world-class universities and research insti- – Quantensimulation
tutions. It is therefore not surprising that
Access to
end-user sector research in the field of quantum physics Quantentechnologische
and technologies is actively pursued in sev- Kompetenz in
eral institutions.
Berlin-Brandenburg
4
Currently, four universities and 14 research Die Region Berlin-Brandenburg hat den Vor-
Innovation friendly and technology institutions are involved in teil, dass sie zahlreiche Hochschul- und For-
environment
quantum technologies. schungseinrichtungen von Weltrang beher-
10 MARKET OVERVIEW MARKTÜBERSICHT 11
Quantum technology activities in the region Berlin-Brandenburg Photonics is in the core of Photonik als Wegbereiter
quantum technology der Quantentechnologie
Most quantum technologies are based on Die meisten Quantentechnologien stützen
Active in quantum
2 8 photonics – either directly due to the quan- sich auf die Photonik – entweder direkt dank
communication
tum properties of photons or indirectly by der Quanteneigenschaften von Photonen
using light for controlling or probing. Some oder indirekt, indem Licht zur Manipulation
photonic technologies are already ready for oder Detektion von Quantenzuständen ein-
Active in quantum
4 10
computing industrial use, while others still require sig- gesetzt wird. Einige photonische Technolo-
nificant research and development efforts. gien eignen sich bereits zum industriellen
Einsatz, während andere noch einen erheb-
Active in quantum sensing,
2 7
Quantum communication lichen Forschungs- und Entwicklungsbedarf
metrology, imaging
Organization aufweisen.
Quantum communication is one of the
Research Institute
technology areas with a high “Technology
University
Quantenkommunikation
Readiness Level”. There have been several
successful experiments via fiber optics and Die Quantenkommunikation ist einer der
A study on “Market and location analysis bergt. Es ist daher nicht verwunderlich, dass satellites. For a wide uptake of this technol- Technologiebereiche mit hohem „Tech-
regarding existing and missing competenc- die Forschung auf dem Gebiet der Quanten- ogy, however, a seamless integration into nology Readiness Level“. Es gab mehrere
es in the field of quantum technology” for physik und -technologien in mehreren Insti- existing communication technology and in- erfolgreiche Versuche über Glasfaser und
the Berlin-Brandenburg region was com- tutionen und Universitäten aktiv betrieben frastructure is required. Key challenges in- Satelliten. Für eine breite Einführung ist
missioned during the project “Innovations- wird. Gegenwärtig beschäftigten sich hier clude the improvement of data rates, rang- jedoch eine nahtlose Integration in die be-
vorhaben Photonische Quantentechnolo- vier Universitäten und 14 Forschungs- und es and redirection. Faster single-photon stehende Kommunikationstechnologie und
gien”. It showed that the regional players Technologieorganisationen mit Quanten- sources and detectors are needed. Another -infrastruktur erforderlich. Zu den zentralen
are active in all areas of quantum technolo- technologien. problem with long-distance data transmis- Herausforderungen gehören die Datenrate,
gy, some of them even in several segments. sion over fiber is the need for amplification, die Reichweite und die Umleitung von In-
Most activities are in the field of quantum Eine im Rahmen des Vorhabens „Innovations- since conventional amplification destroys formationen. Man benötigt schnellere Ein-
computing, closely followed by quantum forum Photonische Quantentechnologien“ the entanglement. Fully operational quan- zel-Photonen-Quellen und -Detektoren. Ein
communication and sensor technology, me- angefertigte Studie „Markt- und Standort- tum repeaters are needed as a solution. weiteres Problem bei der Langstreckenda-
trology and imaging. Such solid research analyse bzgl. vorhandener und fehlender tenübertragung über Glasfaser ist die Not-
base is a good starting point for knowledge Kompetenzen im Bereich Quantentechnolo- Quantum sensors and clocks wendigkeit der Verstärkung, da eine her-
and technology exchange, especially with gie“ für die Region Berlin-Brandenburg er- kömmliche Verstärkung die Verschränkung
Most quantum sensor technologies are
such a large number of research institutes gab, dass die regionalen Akteure in allen Be- zerstört. Als Lösung werden funktionieren-
based on atoms, single ions, ion arrays or
with close links to industry. reichen der Quantentechnologien aktiv sind, de Quanten-Repeater benötigt.
trapped charges in semiconductors. Here,
einige von ihnen sogar in mehreren Segmen-
photonics plays a crucial role in the activa-
ten. Die meisten Aktivitäten liegen im Be- Quantensensoren und -uhren
tion and readout of states and in the active
reich des Quantencomputings, dicht gefolgt
control of the particles. Depending on the Die meisten Quantensensortechnologien
von Quantenkommunikation und -sensorik,
type of particle, this requires lasers with dif- basieren auf Atomen, einzelnen Ionen, Io-
-metrologie und -bildgebung. Eine derart so-
ferent wavelengths, often with very narrow nenarrays oder gefangenen Ladungen in
lide Forschungsbasis ist ein guter Ausgangs-
line widths. Pulse shape, beam profile and Halbleitern. Hier spielt die Photonik eine
punkt für den Wissens- und Technologieaus-
polarization must be precisely controlled. entscheidende Rolle bei der Aktivierung
tausch, insbesondere mit einer so großen Zahl
Some lasers have to work with powers und beim Auslesen von Zuständen sowie bei
von Instituten für angewandte Forschung mit
that are not readily available. In order to der aktiven Manipulation der Teilchen. Dies
engen Verbindungen zur Industrie.
achieve a wide range of applications, quan- erfordert je nach Teilchenart verschiedene
12 MARKET OVERVIEW MARKTÜBERSICHT 13
Berlin-Brandenburg has great potential to become a global player in quantum photonics
91 photonics Quantum Photonics Berlin-Brandenburg
organizations Technology Needs Photonics Strength
potential active
to engage 32 29 Lasers
tum sensors and clocks must become much Laser mit unterschiedlichen Wellenlängen,
Single or Entangled Photon Sources
more compact, stable, energy-efficient and oft mit sehr schmaler Linienbreite. Pulsform, 30
Single Photon Detectors
cost-effective. Strahlprofil und Polarisation müssen dabei
genau kontrolliert werden. Einige Laser unlikely to engage Heterodyne and Homodyne Photon Detectors
Quantum imaging müssen mit Leistungen arbeiten, die nicht Fiber or Integrated Photon Waveguides
ohne weiteres verfügbar sind. Um eine brei- Active Potential Modulators
Quantum technologies for imaging can
te Palette von Anwendungen zu erzielen,
significantly improve existing methods for Transducers and Converters
müssen Quantensensoren und -uhren noch 27
optical 2D and 3D imaging. They increase Semiconductor and Optical Material Processing
wesentlich kompakter, stabiler, energieeffi-
the signal-to-noise ratio and thus enable Optics
zienter und preisgünstiger werden.
imaging at lower light intensities. Further 15
14 Frequency Converters and Crystals
advantages are imaging through scattered
Quanten-Bildgebung Component/System Integration
media and in spectral ranges where detec- 5
tor technologies are limited or inefficient, Quantentechnologien für die Bildgebung Simulation
Research Research
such as in the terahertz or mid-infrared können bestehende Verfahren für die op- Companies Organizations Companies Organizations Test and Validation
range. Quantum imaging uses correlated tische 2D- und 3D-Bildgebung erheblich
and entangled photon pairs or so-called verbessern. Sie erhöhen das Signal-Rausch-
“squeezed light”. It is inherently based on Verhältnis und ermöglichen so Aufnahmen
photonic technologies. bei geringeren Lichtstärken. Weitere Vor- for photonics and optics with more than noch viel Entwicklung erforderlich, um diese
teile sind die Bildgebung durch gestreute 100 members, underlines the economic im- Technologien aus dem Labor auf den Markt
Quantum computing and simulation Medien und in Spektralbereichen, in denen portance of this industry. zu bringen.
Detektortechnologien begrenzt verfügbar
Several different quantum computers and
oder ineffizient sind, etwa im Terahertz- Based on a sample of more than 90 regional Berlin-Brandenburger Photonik-
quantum simulation technologies are cur-
Bereich oder im mittleren Infrarot. Die organizations, we found that 2/3 of them ei- Kompetenz in Forschung und
rently under development. Photonic tech-
Quanten-Bildgebung nutzt korrelierte und ther already address or could address these Industrie
nologies play an essential role in at least
verschränkte Photonenpaare oder setzt so- needs (see results in the figure)
two parts of a quantum computer: First, in Die Region Berlin-Brandenburg ist mit
genanntes „gequetschtes Licht“ ein. Sie ba-
the actual quantum data layer, where qubits rund 400 lokalen Photonik-Unternehmen
siert von Natur aus auf photonischen Tech- End-user sector strength
perform the operations, and second, in the und mehreren Forschungsorganisationen1
nologien.
control and readout layer. Quantum technology is an emerging, dis- ein idealer Ort, um sich diesen Heraus-
ruptive technology. The areas most likely to forderungen zu stellen. Die Existenz von
Quantencomputing und -simulation
There is a wide range of photonic tools nec- benefit from it are: OpTecBB, dem regionalen Kompetenz-
essary for quantum technology. However, Derzeit sind verschiedene Quantencomputer – Telecommunications cluster für Photonik und Optik mit mehr
much development is still needed to bring und Quantensimulationstechnologien in Ent- – Medical technologies als 100 Mitgliedern, unterstreicht die wirt-
these technologies from the laboratory to wicklung. Photonische Technologien spielen – Mining and exploration schaftliche Bedeutung dieser Branche.
the market. eine wesentliche Rolle bei mindestens zwei – Finances Anhand einer Stichprobe von über 90 regio
Teilen eines Quantencomputers: erstens in – Transport nalen Organisationen wurde in der Studie
Berlin-Brandenburg photonics der eigentlichen Quantendatenebene, in – Security „Markt- und Standortanalyse bzgl. vor-
expertise in research and industry der Qubits die Operationen ausführen, und – Chemical and process industry handener und fehlender Kompetenzen im
zweitens in der Steuer- und Ausleseebene. Bereich Quantentechnologie“ festgestellt,
With around 400 local photonics companies
However, access to these markets requires a dass 2/3 von ihnen Technologien für die
and several research organizations1, the 1Cluster Report Optics
Es gibt es eine große Bandbreite an pho- good understanding of the respective needs. In- Quantentechnologien entweder bereits an-
Berlin-Brandenburg region is an ideal place and Photonics in the
tonischen Werkzeugen, die für die Quan- terdisciplinarity across sectors is the key here. bieten oder anbieten könnten (siehe Ergeb- Capital Region Berlin
to meet these challenges. The existence of
tentechnologien notwendig sind. Es ist aber nisse in der Abbildung). Brandenburg, 2019
OpTecBB, the regional competence cluster
14 MARKET OVERVIEW MARKTÜBERSICHT 15
Sectoral strengths in Berlin and Stärke des The most advanced market sector is quan- fahrt, Automobil und Eisenbahn. So gehört
Brandenburg Endnutzer-Sektors tum communications, including ground- die Region Berlin-Brandenburg zu den drei
and satellite-based communications. Here, führenden industriellen deutschen Luft- und
Berlin-Brandenburg has world-class medi- Die Quantentechnologie ist eine aufstre-
applications in the security sector and in Raumfahrtzentren, insbesondere im Bereich
cal research and a strong medical technolo- bende, disruptive Technologie. Die Berei-
telecommunications are expected. der Klein- und Nanosatelliten. In beiden Be-
gy industry. With the Charité, a world-class che, die am ehesten davon profitieren wer-
reichen verfügt sie über Forschungszentren
university research hospital and Europe‘s den, sind:
Another area with strong market demand is und eine florierende Industrie. Darüber hin-
third-largest clinic, and established links to – Telekommunikation
medical imaging, where helium-cooled mag- aus treibt Berlin-Brandenburg Innovationen
the region‘s photonics community, the op- – Medizinische Technologien
netic sensors are being replaced by quan- im Verkehrssektor voran, was die perfekte
portunities for cross-sectoral work are diverse. – Bergbau und Exploration
– Finanzen
Telecommunications has a long tradition in – Verkehr End-user sectors
the region. Several manufacturers of tele- – Sicherheit
Transport & navigation Telecommunication Security Pharma &
communication technologies are based in – Chemische Industrie und Prozessindustrie chemical
Berlin. A number of institutes and univer-
sity departments are working on the latest Der Zugang zu diesen Märkten setzt jedoch
technologies for a variety of communication ein gutes Verständnis der jeweiligen Bedar-
solutions – a fertile ground also for quan- fe voraus. Sektorübergreifende Interdiszi-
tum communication technology. plinarität ist hier der Schlüssel.
Medical
Another strong area is the transport tech- Branchenstärke Berlin-Brandenburg
nology sector, including aerospace, au- Life sciences Others Safety
Berlin-Brandenburg verfügt über medizi-
tomotive and railway. For example, the
nische Forschung von Weltrang und eine
Berlin-Brandenburg region is one of the
starke Medizintechnologiebranche. Mit
three leading industrial German aerospace Security Safety &
der Charité, einem Universitätsforschungs- quality control
centers, especially in the field of small and Manufacturing
krankenhaus von Weltrang und Europas Energy &
nanosatellites. It has research centers and a
drittgrößter Klinik sowie etablierten Ver- renewable
flourishing industry in both areas. In addi- Building AR/VR
bindungen zur Photonik-Gemeinschaft der
tion, Berlin-Brandenburg is driving innova- infrastructure
Region sind die Möglichkeiten für sektor-
tion in the transport sector, which should
übergreifendes Arbeiten vielfältig.
provide the perfect basis for the introduc-
End-user markets
tion of quantum technologies.
Die Telekommunikation hat in der Region
Sensing, metrology Communications Computing and
eine lange Tradition. Mehrere Hersteller and imaging simulation
These strengths are reflected in the applica-
von Telekommunikationstechnik haben
tion areas targeted by the regional photon-
ihren Sitz in Berlin. Eine Reihe von Institu- Telecommunication Clocks for synchronization Cryptography Network optimization
ics community. This is crucial, as companies
ten und Universitätsabteilungen arbeitet
are more likely to embrace new technolo-
an neuesten Technologien für eine Vielzahl
gies if they can implement them with estab- Medical technology New brain and heart Protecting patient Faster AI & machine learning for
von Kommunikationslösungen – ein frucht- diagnostic tools data long-term imaging and pathology
lished customers.
barer Boden auch für die Quantenkommu-
nikationstechnologie. Transport GPS-aided navigation Cryptography for Battery material simulation; traffic
For these three regional sectors, we have connected vehicles optimization
listed some of the key opportunities that
Ein weiterer starker Bereich ist der Ver- End-user sectors: Treemap of number of regional photonics organization by target end-user sectors. Data based on 53 organiza-
quantum technologies can offer them. tions that are members of OpTecBB
kehrssektor, einschließlich Luft- und Raum-
End-user markets: Example applications for quantum technologies, partially based on the OSA OIDA Quantum Photonics Roadmap
16 MARKET OVERVIEW MARKTÜBERSICHT 17
tum magnetic sensors operating at room Grundlage für die Einführung von Quanten- ters, including those in the key industrial Raumfahrtsektor. Es gibt bedeutende Akti-
temperature. Scanners using these quantum technologien bieten dürfte. sectors mentioned above: telecommunica- vitäten zur Entwicklung von luftgestützten
sensors will replace expensive scanners at a tions, medicine and transport. Gravimetern.
quarter of the cost. Diese Stärken spiegeln sich in den Anwen-
dungsbereichen wider, auf die die regionale But not all new technologies are brought to Ein massenverfügbarer Quantencomputer
Quantum sensors are needed for naviga- Photonik-Community abzielt. Dies ist von market by established companies. Emerg- ist noch einige Zeit entfernt. Es gibt jedoch
tion when satellite navigation fails. Sys- entscheidender Bedeutung, da Unterneh- ing technologies carry a high risk because weltweit bedeutende Aktivitäten hierzu, die
tems based on optical clocks and quantum men eher bereit sind, neue Technologien the markets are not fully understood or not enorme Investitionen anziehen, sowohl von
gravimeters are under development and aufzugreifen, wenn sie sie mit etablierten yet developed. Or there is a lack of resourc- Ländern und multinationalen Unternehmen
first devices are on the market. Currently, Kunden umsetzen können. es to launch a completely new product line. als auch von Risikokapitalfonds. Zusätzlich
initial cost and size limit their use, for exam- This situation is an opportunity for start- zu bereits geplanten Programmen kündigte
ple in the aerospace sector, which is inter- Für diese drei regionalen Sektoren haben ups. There have been several start-ups in Deutschland im Juni 2020 an, 2 Milliarden
ested in this technology. Great demand for wir einige der wichtigsten Möglichkeiten the field of quantum technology in recent Euro unter anderem in zwei Quantencom-
quantum sensors also comes from the space aufgelistet, die die Quantentechnologien years, especially in the fields of quantum puter zu investieren.
sector. There is significant activity in the de- ihnen bieten können. communication and information technol-
velopment of airborne gravimeters. ogy, and new supply chains have formed. Der wichtigste Marktsektor für Quanten-
Der am weitesten fortgeschrittene Markt- technologien ist derzeit der Forschungs-
A regular quantum computer sold in large sektor ist die Quantenkommunikation, ein- The Berlin-Brandenburg region is very markt. Dafür werden derzeit von Regierun-
numbers is still some time away. However, schließlich boden- und satellitengestützter successful in establishing start-ups, with gen weltweit Milliardenbeträge investiert.
there is significant global activity in this Kommunikation. Hier werden Anwendun- significant investments being made here. Die nationalen und europäischen Program-
area, attracting enormous investment, from gen im Sicherheitsbereich und in der Tele- According to the Start-up Barometer Ger- me für die schnelle Entwicklung der Quan-
countries, from multinational companies kommunikation erwartet. many from January 2019, the region re- tentechnologien werden sich auch positiv
and from venture capital funds. In addition ceived over 58% of all financing for Ger- auf die Berlin-Brandenburger Aktivitäten im
to programs already planned, Germany an- Ein weiterer Bereich mit einem ausgepräg- many, a total of 2.6 billion euros. With this Bereich der Quantenphotonik auswirken.
nounced in June 2020 that it would invest ten Marktbedarf ist die medizinische Bild- track record and the German government‘s
2 billion euros in two quantum computers, gebung, bei der Helium-gekühlte Magnet- pledge of comprehensive support for quan- Innovationsfreundliches Umfeld
among other things. feldsensoren durch bei Raumtemperatur tum start-ups2, a number of new quantum
Innovation profitiert von Menschen, die in-
arbeitende Quantenmagnetsensoren er- companies can be expected to settle in Ber-
terdisziplinär arbeiten. Berlin und Branden-
The most important market sector for quan- setzt werden. Scanner, die diese Quanten- lin or Brandenburg.
burg unterstützen dafür mehrere strategi-
tum technologies is currently the research sensoren verwenden, werden teure Scanner
sche Cluster, darunter Cluster in den drei
market. Governments around the world zu einem Viertel der Kosten ersetzen. In its “Regional Innovation Scoreboard”,
erwähnten Schlüsselindustriesektoren Tele-
are investing billions of euros in this sec- an instrument for assessing regional inno-
kommunikation, Medizin und Transport.
tor. National and European programs for Quantensensoren werden für die Naviga- vation, the European Commission has clas-
the rapid development of quantum tech- tion benötigt, wenn die Satellitennaviga- sified Berlin as an innovation leader. The
Aber nicht alle neuen Technologien wer-
nology will also have a positive impact on tion versagt. Systeme, die auf optischen positive conditions in research, networking
den von etablierten Unternehmen auf den
Berlin-Brandenburg‘s activities in the field Uhren und Quantengravimetern basieren, and infrastructure leads to the conclusion
Markt gebracht. Aufstrebende Technolo-
of quantum photonics. sind in der Entwicklung, und erste Syste- the region of Berlin-Brandenburg is well po-
gien bergen ein hohes Risiko, weil die Märk-
me sind auf dem Markt. Ihre anfänglichen sitioned to advance quantum photonics and
te nicht vollständig verstanden werden oder
Berlin-Brandenburg attracts Kosten und ihre Größe begrenzen derzeit to be one of the key global players in this
noch nicht entwickelt sind. Oder es mangelt
innovation ihren Einsatz zum Beispiel im Luft- und emerging technology sector.
an Ressourcen, um eine völlig neue Produkt-
Raumfahrtsektor, der an dieser Technolo-
Innovation benefits from people who work linie aufzuziehen. Diese Situation ist eine
gie interessiert ist. Große Nachfrage nach
across disciplines. Therefore, Berlin and Chance für Start-ups. Es gab in den letzten
Quantensensoren kommt auch aus dem
Brandenburg support several strategic clus-
18 MARKET OVERVIEW MARKTÜBERSICHT 19Jahren m ehrere Neugründungen im Bereich
der Quantentechnologien, insbesondere auf
dem Gebiet der Quantenkommunikation und
der Informatik, wobei sich neue Lieferketten
bilden.
Die Region Berlin-Brandenburg ist sehr er-
folgreich bei der Gründung von Start-ups,
hier werden erhebliche Investitionen getä-
tigt. Laut dem Start-up-Barometer Deutsch-
land vom Januar 2019 erhielt die Region über
58 % aller Finanzierungen für Deutschland,
insgesamt 2,6 Milliarden Euro. Sie verfügt
über ein blühendes Innovations-Ökosystem.
Mit dieser Erfolgsbilanz und der zugesagten
umfassenden Unterstützung für Quanten-
technologie-Start-ups durch die deutsche
Bundesregierung2 erwarten wir, dass sich
hier einige neue Unternehmen im Bereich
der Quantentechnologien ansiedeln werden.
Die Europäische Kommission hat in ihrem
„Regional Innovation Scoreboard“, einem
Instrument zur Bewertung regionaler In-
novation, Berlin als Innovationsführer ein-
gestuft. Die Situation in der Forschung, bei
2„Eckpunkte des Vernetzung und Infrastruktur lassen den
Konjunkturpakets: Schluss zu, dass Berlin-Brandenburg gut
Corona-Folgen
bekämpfen, Wohlstand aufgestellt ist, die Quantenphotonik voran-
sichern, Zukunfts- zutreiben und zu den entscheidenden glo-
fähigkeit stärken”,
Bundesministerium der
balen Akteuren in diesem aufstrebenden
Finanzen, Juni 2020 Technologiesektor zu gehören.
Partner portraits
Partnerportraits
20 MARKET OVERVIEWThe Photonics Cluster Quantum technology
at Berlin Partner for space
Der Cluster Optik und Photonik Quantentechnologie
bei Berlin Partner für den Weltraum
Quantum Optical technologies have a long tradition Optische Technologien haben eine lange The DLR-Institute of Optical Sensor Systems Das DLR-Institut für Optische Sensorsysteme Quantum
communication communication
in the Berlin-Brandenburg region and are Tradition in Berlin und Brandenburg und develops active and passive optical sensor erforscht und entwickelt aktive und passive
Quantum represented by more than 400 companies werden durch über 400 Unternehmen und systems for spaceborne and airborne appli- optische Sensorsysteme für die Raumfahrt, Quantum
sensing sensing
and research facilities. Simultaneously, lo- Wissenschaftseinrichtungen repräsentiert. cations as well as for robotic systems. Data für fliegende Plattformen und für roboti-
Quantum cal stakeholders are defining new topics Gleichzeitig gelingt es der regionalen Bran- processing, also using artificial intelligence, sche Systeme. Die Datenprozessierung, auch Quantum
computing computing
and setting strong accents in top-level re- che, kontinuierlich neue Themenfelder zu is a main component of these sensors. Our mit Methoden der künstlichen Intelligenz,
Quantum search and applications. This increases Ber- erschließen und sowohl national als auch vision is to develop autonomous optical sen- ist integraler Bestandteil der Sensoren. Un-
simulation
lin’s appeal for specialists from all over the international starke Akzente in Spitzen- sor systems in analogy and extension of the sere Vision ist die Entwicklung autonomer
world. The development of new quantum forschung und Anwendung zu setzen. Dies human visual perception. optischer Sensorsysteme in Analogie und
technologies (QT) promises great potential steigert die Attraktivität des Standortes Ber- Erweiterung der visuellen menschlichen
for future communication and sensor tech- lin auch für Fachkräfte aus der ganzen Welt. The institute is involved in numerous na- Wahrnehmung.
nologies. This can be seen in the increasing Die Entwicklungen in der Quantentechno- tional and international cooperations and
number of QT start-ups and the settlement logie (QT) sind hierbei ein Beispiel, das mit space projects for Earth observation, plane- Das Institut ist an zahlreichen nationalen
of new companies. Blick auf die Zukunft in den Bereichen Kom- tary research and security. Examples are the und internationalen Kooperationen und
munikation und Sensorik großes Potential DESIS hyperspectral imager onboard the ISS, Weltraumprojekten in der Erdbeobachtung,
verspricht. Erkennbar ist dies in der steigen- the MERTIS infrared spectrometer for ESA der Planetenforschung und der Sicherheits-
den Anzahl von QT-Startups im Umfeld der mission to Mercury and focal plane units for forschung beteiligt. Beispiele sind das abbil-
Forschungseinrichtungen und der Ansied- several high-resolution Earth observation dende Hyperspektralinstrument DESIS auf
lungsdynamik neuer Unternehmen, welche satellites. der ISS, das Infrarotspektrometer MERTIS
von der Nähe zur Wissenschaft profitieren. für die ESA-Mission zum Merkur und zahl-
reiche Fokalebenensysteme für Satelliten
Der Cluster Optik und Photonik bei Berlin zur hochauflösenden Erdbeobachtung.
Partner, der zentralen Wirtschaftsförder-
The regional networking helps with the development of inno- einrichtung Berlins, unterstützt aktiv diesen Quantentechnologien sind wesentlich für
vative technologies.
Trend in den Quantentechnologien. Diese die Mission des Instituts. Wir untersuchen
The Photonics Cluster at Berlin Partner, Ber- sind als Schwerpunktthema im Masterplan und entwickeln neuartige Quantenma-
lin’s central economic development agency, des Clusters, d.h. der strategischen Entwick- terialien sowie Sensoren und Detektoren
actively supports the trend in QTs. They are lung aus Sicht der Länder Berlin und Bran- mit Quanten-begrenzter Empfindlichkeit.
anchored as a key topic in the cluster‘s mas- denburg, verankert. Wir bringen Akteure Testing of space hardware at the DLR-Institute of Optical Hinsichtlich der Quantentechnologien der
Sensor Systems. Prof. Dr.
ter plan, i.e. the strategic development of aus Industrie und Forschung zusammen, zweiten Generation liegt der Forschungs- Heinz-Wilhelm Hübers
the Berlin-Brandenburg region. We connect sind Ansprechpartner, wenn es um Förder- Quantum technologies are vital for the insti- schwerpunkt auf grundlegenden Metho- DLR Geman Aerospace
Gerrit Rössler Center
stakeholders from industry and science, help möglichkeiten für Projektvorhaben geht, tute‘s mission. The research activities cover den, etwa Quantenlichtquellen und Quan- DLR-Institute of Optical
Berlin Partner für Wirt-
schaft und Technologie with the search for project partners, pro- und unterstützen bei der Suche nach Kon- novel quantum materials, sensors and de- tenspeichern, sowie deren Anwendungen Sensor Systems
GmbH Rutherfordstraße 2
vide information about funding opportu- sortialpartnern sowie der Antragstellung. tectors with quantum-limited sensitivity. Re- in Quantenkommunikation und Quanten- 12489 Berlin
Cluster Optik und
Photonik nities, accompany the proposal application Wir unterstützen junge Unternehmer bei ih- garding 2nd generation quantum technolo- computing. www.dlr.de/os
Ludwig-Erhardt-Haus process, support young entrepreneurs with ren Neugründungen und helfen bestehen- gies our interest is on quantum light sources
Fasanenstraße 85
10623 Berlin
their start-ups and support existing compa- den Firmen, ihr Wachstum voranzutreiben. and quantum memories, as well as on appli-
www.optik-bb.de nies in their growth. cations thereof in quantum communication
and computing.
22 PARTNER PORTRAITS PARTNERPORTRAITS 23Integrated quantum technology Quantum photonic system
at FBH integration
Integrierte Quantentechnologien Systemintegration für photonische
am FBH Quantensysteme
Quantum FBH carries out R&D activities to bring quan- Ziel der R&D-Aktivitäten des FBH ist es, bei Fraunhofer IZM has been harnessing inno- Das Fraunhofer IZM hat einen Schwerpunkt Quantum
communication communication
tum technology from proof-of-concept den Quantentechnologien den Schritt von vative techniques for photonic system inte- auf innovativen Techniken zur photoni-
Quantum demonstrations to industry. Our applications Proof-of-Concept-Demonstrationen hin zu gration and miniaturization to tackle the schen Systemintegration und Miniaturisie- Quantum
sensing sensing
include quantum sensing, quantum com- industrietauglichen Lösungen zu ermögli- challenges posed by quantum technologies rung und wendet dies auf die Herausforde-
Quantum munication and quantum computing. FBH chen. Anwendungsfelder sind die Quanten- (QT). In this way, we seize their enormous rungen in den Quantentechnologien an.
computing
builds on its core competencies, III-V semi- sensorik, die Quantenkommunikation und potential to overcome the inherent limita-
conductor, microwave and diode laser tech- das Quantencomputing. Dafür nutzt das tions of current technology. Wir verfolgen insbesondere die folgenden
nology, and extends its technology portfolio FBH seine Kernkompetenzen im Bereich der Lösungsansätze auf dem Weg zu glasbasier-
where necessary. Activities cover the devel- III-V-Halbleiter-, der Mikrowellen- und der ten Quantenchips:
opment of photonic components and hybrid Diodenlaser-Technologie und erweitert die- – Hermetische Verbindungen von Gläsern
micro-integrated photonic modules with ses Portfolio nach Bedarf. für die skalierbare Fertigung von passiven
emphasis on narrow and u ltra-narrow line Mikro-UHV-Kammern
width lasers. Unsere Tätigkeiten umfassen die Entwick- – Metallisierung von Gläsern und Strukturie-
lung von photonischen Komponenten und rung von Durchkontaktierungen und Lei-
hybriden mikrointegrierten photonischen terbahnen zur Anbringung der elektrischen
Modulen, insbesondere von schmalbandigen Funktionalität (DC und Hochfrequenz)
und ultra-schmalbandigen Lasermodulen, Fraunhofer IZM‘s vision of a highly integrated, cold-atom – Integration optischer Wellenleiter direkt in
based quantum sensor.
etwa für die Quantensensorik. Ferner ent- die gläsernen Wände von UHV-Kammern
wickeln wir integrierte Quantensensoren, We pursue several solutions in the develop- – Design und Herstellung von „optischen Chips“
die die Methoden der Präzisionsspektrosko- ment of all-glass quantum chips: auf Glas (passive Wellenleiterstrukturen wie
pie an Atomen nutzen. Ein wichtiger Aspekt – Hermetic connection of glasses for the scalable Splitter, Strahlkombinierer, Resonatoren)
ist dabei die Miniaturisierung der Geräte für production of passive micro-UHV chambers – Designgerechte Prozessierung für maßge-
Hybrid micro-integrated diode laser module for space-based den Einsatz in Feldsensoren und optischen – Glass metallization and structuring of vias schneiderte Brechzahlprofile von Wellen-
optical clocks. Copyright: FBH/schurian.com
Frequenzreferenzen. Nanostrukturierte Dia- and conductor paths to integrate electric leitern im Glas für Vakuumdurchführungen,
Further, we develop quantum sensors based mantsysteme werden mit dem Ziel erforscht, functionalities (DC and HF) Erzeugung von starken evaneszenten Fel-
on high-precision spectroscopy of atomic eine starke Licht-Materie-Wechselwirkung – Integration of optical waveguides inside the dern in der unmittelbaren Nähe von Quan-
systems. Here, miniaturization of the physics für einzelne Photonen zu erreichen und glass walls of UHV chambers tenemittern, Fangen von Neutralatomen
packages for optical frequency references is diese an Diamant-basierte Quantenspei- – Design and production of “optical chips” on im evaneszenten Feld, Auskopplung der
important. Other research focuses on nano cher zu koppeln. Diese Arbeiten sind für glass (passive waveguide structures like split- geführten optischen Leistung in einen Frei-
structured diamond systems to enable strong die Realisierung künftiger Quantenkommu- ters, beam combiners, resonators) strahl und Strahlformung
light–matter interaction at the single-pho- nikationssysteme relevant. Wir entwickeln – Adapted processing for custom refractive – Assemblierung von Mikrooptiken innerhalb
ton level for future quantum communication auch verlustarme chipbasierte optische indices of glass-integrated waveguides for von UHV-Kammern
platforms. Our staff also d evelops low-loss Komponenten, um eine starke Kopplung vacuum feedthroughs, creation of strong – Integration von Lichtquellen samt Steuer- Dr. Henning Schröder
Dr. Andreas Wicht
Dr. Wojciech
Ferdinand-Braun- quantum nonlinear o ptical devices. These des geführten Lichts an Quantenemitter zu evanescent fields in the vicinity of quantum elektronik auf die Glassubstrate und Ein- Lewoczko-Adamczyk
Institut, Leibniz-Institut
für Höchstfrequenz- rely on chip-based optical components that ermöglichen. Nichtlineare optische Quan- emitters (e.g. nitrogen-vacancy centres), trap- kopplung von Licht in die Wellenleiter Fraunhofer IZM
Gustav-Meyer-Allee 25
technik enable strong coupling of the guided light tenbauelemente werden künftig in der ping of neutral atoms in the evanescent field, – Hocheffiziente Kopplung optischer Glasfasern 13355 Berlin
Gustav-Kirchhoff-Strasse 4
12489 Berlin
to quantum emitters. The activities include Quanteninformationsverarbeitung zum Ein- decoupling of guided optical beams mit Hilfe innovativer Verbindungstechniken www.izm.fraunhofer.de
www.fbh-berlin.de R&D for space applications. satz kommen. – Fiber-optical interconnections
24 PARTNER PORTRAITS PARTNERPORTRAITS 25Theory for quantum GoQuantum: Secure communication
technologies for today powered by quantum-tech
Theorie für die Quanten- GoQuantum: sichere Kommunikation
technologien unterstützt durch Quanten-Tech
Quantum Quantum technologies promise new appli- Quantentechnologien versprechen neue GoQuantum is a startup which began as GoQuantum ist ein Start-up für Kommu- Quantum
communication communication
cations of different types, including secure Anwendungen unterschiedlicher Art, von si- an R&D initiative on secure communica- nikationssicherheit und wurde 2016 als
communication, computing beyond classi- cherer Kommunikation über Berechnungen tions of QIN Technology in Santiago, Chile. R&D-Initiative von QIN Technology in San-
cal capabilities and simulation of complex jenseits des klassisch Möglichen bis hin zu Its founders, Raúl Zuleta (Electronics and tiago, Chile, ins Leben gerufen. Die Grün-
Quantum quantum systems. What applications these Simulationen komplexer Quantensysteme. Telecommunications Engineer, MSc Statis- der, Raúl Zuleta (Elektronik- und Telekom-
computing
ultimately are, however, has not yet been Welche Anwendungen dies genau sind, ist tics) and José Brito (Physicist, PhD in Quan- munikationsingenieur, MSc Statistik) und
Quantum satisfactorily explored. The starting point allerdings noch nicht hinreichend unter- tum Communications) envisioned bringing Dr. José Brito (Physiker, Quantenkommuni-
simulation
of our research is the premise that their full sucht. Ausgangspunkt unserer Forschung quantum technologies closer to the current kation) wünschten sich eine engere Bindung
potential waits to be unleashed. We ask in ist, dass das volle Potential von Quanten- standards in communication security. After zwischen Datensicherheit und Quanten-
what way realistic quantum computers can technologien noch nicht bekannt ist. Wir three years of development with the sup- kommunikation. Drei Jahre später startete
actually solve problems and how one can ex- untersuchen, in welcher Weise realistische port of local grants and V.C. investment, GoQuantum in Deutschland. Der Standort
pect a quantum advantage. Quantum error Quantenrechner Probleme lösen können Berlin ist als Start-up-Hub und Entwick-
correction allows for the reliable computa- und wie man einen Quantenvorteil erwar- lungsraum für Quanten- und Kommunika-
tion in the presence of errors. ten kann. Quanten-Fehlerkorrektur erlaubt tionstechnologie besonders attraktiv. Der-
Quantenrechnen auch unter realistischen zeit setzt GoQuantum auf die Entwicklung
Fehlern, allerdings sind die bekannten Ar- von Konnektivitätsgeräten mit Post-Quan-
ten des Kodierens noch zu aufwendig. Wir ten-Kryptographie. Dabei kommen Algo-
analysieren, welche Probleme Quantensi- rithmen zum Einsatz, die die gängigen
mulatoren adressieren können, etwa von ul- Verschlüsselungsverfahren vor Angriffen
trakalten Atomen. Ebenso untersuchen wir, von Quantenrechnern schützen und so die
welche Quantenkommunikationsprotokolle Among others, GoQuantum develops devices for radio com- Datensicherheit garantieren. Eine wichtige
munications using quantum-safe technologies.
es geben kann und wie man sich tatsächlich Eigenschaft dieser Technologien ist die Nut-
Dr. José Brito
die Vision eines Quanteninternets vorstellen GoQuantum started its activities in Berlin, a zung von Quantenzufallszahlengeneratoren GoQuantum
A schematic depiction of a quantum sampling device designed
to outperform classical computers. kann. Eine häufig wiederkehrende Frage ist strategic hub for the developments of tech- für besonders sichere Schlüssel sowie maßge- c/o Factory Works GmbH
Rheinsberger Str.76/77
die, wie sich das korrekte Funktionieren der nology startups, with a growing ecosystem schneiderte Sicherheitsimplementierungen 10115 Berlin
In known schemes the overheads are too
Komponenten von Quantentechnologien in communication and quantum technolo- für Low-Level-Radionetzwerke (z.B. 5G, IoT). www.goquantum.tech
large, however. We analyze what specific
zertifizieren lässt. Auch wenn wir mit theo- gies. Currently, GoQuantum is focused on
problems quantum simulators can address.
retischen, oft mathematischen, Methoden the development of connectivity devices for
We also pose questions about what kinds of
arbeiten, ist die Arbeit häufig eng an Expe- post-quantum communication, using algo-
quantum communication protocols can be
rimente gekoppelt, vor allem an quanten- rithms not affected by quantum computers,
conceived and how we can develop a vision
optische Experimente. which could break standard encryption. An
Prof. Dr. Jens Eisert of the quantum internet. A recurrent theme
important feature is the use of quantum
Freie Universität is the issue how one can certify the correct
Berlin Dahlem random number generators for extra-secure
Center for Complex functioning of components. Despite our re-
keys as well as custom implementations of
Quantum Systems search being pursued with theoretical, of-
Arnimallee 14 security mechanisms tailored for the low-lev-
14195 Berlin-Dahlem
ten mathematical, methods, our work is of-
el radio access network for 5G and IoT.
www.physik.fu-berlin.de ten linked to quantum optical experiments.
26 PARTNER PORTRAITS PARTNERPORTRAITS 27Sie können auch lesen
