Was man vor Jahrzehnten noch für exotische Grundlagenforschung hielt, bestimmt heute die Technologie des Alltags. Quanteneffekte werden an der TU Wien nutzbar gemacht. Wer glaubt, dass sich der Forschungsschwerpunkt Quantum Physics and Quantum Technologies auf die Fakultät für Physik beschränkt, der irrt – Quanteneffekte spielen etwa in der Elektrotechnik oder in der Chemie eine genauso zentrale Rolle wie in der Physik.

Die Quantenwelt technisch nutzen 

Wie fest die Quantentechnologie heute bereits in unserem Alltag verwurzelt ist, wird uns oft kaum bewusst: Mikrochips steuern unsere elektronischen Geräte, Laserstrahlen dienen zur Informationsübertragung, High-Tech-Sensoren machen unser Leben sicherer. Die moderne Elektrotechnik nutzt viele Aspekte der Quantentheorie. Mikroelektronische Bauteile werden mit Erkenntnissen der Quantenforschung weiterentwickelt. Neuartige Lichtquellen werden an der TU Wien hergestellt – etwa spezielle Laser im Terahertz-Bereich, der bisher technologisch kaum zugänglich war, oder Quanten-Kaskaden-Laser, die man für vielseitige Sensorsysteme einsetzen kann. Ultrakurze Laserpulse eröffnen ganz neue Möglichkeiten, die Welt der Atome und Moleküle zu untersuchen. Auch für die Chemie ist fundierte Quanten-Forschung heute unerlässlich – gerade im Bereich der Materialchemie gehen Quantenphysik und Chemie oft nahtlos ineinander über.

Von den Grundlagen zur Quanten-Technologie

Mit spektakulären wissenschaftlichen Erfolgen im Bereich der Quantenforschung sorgt die TU Wien immer wieder für internationales Aufsehen. Atom-Chips ermöglichen tiefere Einblicke in die Atomphysik. Ein besseres Verständnis von Quanten-Interferenz und Quanten-Dekohärenz öffnet die Türen zu möglichen neuen Anwendungen: Vielleicht werden Quanten-Informations-Technologie und Quanten-Computer eines Tages ebenso alltäglich sein wie Mikrochips und Laser. Ohne eine solide theoretische Basis ist eine Weiterentwicklung der Quantentechnologie nicht möglich. In der theoretischen und numerischen Quanten-Forschung reichen die Leistungen der TU Wien von der rechnerischen Analyse von experimentellen Ergebnissen über große quantentheoretische Computersimulationen, wie sie etwa in der Festkörperphysik längst unverzichtbar geworden sind, bis hin zu den fundamentalsten, abstraktesten Fragestellungen, die unsere moderne Naturwissenschaft zu bieten hat – etwa aus dem Bereich der Quantenfeldtheorie, der Stringtheorie oder der Quantengravitation.

So utopisch manches klingt, so trägt doch die Quantenphysik dazu dabei, ganz alltägliche Dinge – wie die chemischen oder physikalischen Eigenschaften verschiedener Stoffe – zu verstehen.

  1. Photonics 
  2. Quantum Metrology and Precision Measurements
  3. Quantum Modeling and Simulation
  4. Nanoelectronics
  5. Design and Engineering of Quantum Systems
  6. Quantum Many-body Systems Physics

Der Forschungsschwerpunkt Quantum Physics and Quantum Technologies ist wissenschaftlich höchst erfolgreich – das zeigt sich nicht nur in der Zahl der Publikationen (ungefähr 240 pro Jahr), sondern auch an wichtigen Auszeichnungen, wie etwa an ERC Grants der Europäischen Kommission oder START-Preisen, die vom Wissenschaftsfonds FWF vergeben werden.

Vorrangig zwei Fakultäten der TU Wien sind in diesem Forschungsschwerpunkt vertreten – Physik sowie Elektrotechnik und Informationstechnik, mit rund 30 Forschungsgruppen. Das im Zeitraum 2019-2021 eingeworbene Drittmittelvolumen für Forschungsprojekte in Quantum Physics and Quantum Technologies beträgt etwa EUR 7,0 Millionen pro Jahr (rund 60 Projekte pro Jahr in Grundlagen- und angewandter Forschung).

Eine große Bedeutung hat in diesem Bereich auch das TU Wien Zentrum für Mikro- und Nanostrukturen, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster – eine hochmoderne Einrichtung für die Herstellung von Halbleiterstrukturen bis hin zur Realisierung von Bauelementen.

Schematische Darstellung der Aufteilung des Projektvolumens nach Anteil der Forschungsarten und Anteil der Fakultäten, des Projektvolumens in den Forschungsfeldern sowie der Publikationen. Der genaue Inhalt der Grafik ist in Textform darunter eingebaut.

Aufteilung des Projektvolumens nach Anteil der Forschungsarten und Anteil der Fakultäten, Projektvolumen in den einzelnen Forschungsfeldern sowie Aufteilung der Publikationen

 

Im Forschungsschwerpunkt Quantum Physics and Quantum Technologies wird zu 65% Grundlagenforschung, zu 15% Angewandte Forschung und zu 20% Experimentelle Entwicklung betrieben.

Das Projektvolumen teilt sich auf die Fakultäten wie folgt auf: 61,2% Physik, 3,7% Technische Chemie, 0,7% Maschinenwesen und Betriebswissenschaften sowie 34,4% Elektrotechnik und Informationstechnik.

Das Projektvolumen in den einzelnen Forschungsfeldern lässt sich folgendermaßen darstellen: EUR 2,6 Millionen im Forschungsfeld Photonics, EUR 0,8 Millionen im Forschungsfeld Quantum Metrology and Precision Measurements, EUR 0,6 Millionen im Forschungsfeld Quantum Modeling and Simulation, EUR 0,6 Millionen im Forschungsfeld Nanoelectronics, EUR 1,1 Millionen im Forschungsfeld Design and Engineering of Quantum Systems sowie EUR 1,2 Millionen im Forschungsfeld Quantum Many-body Systems Physics.

Die Publikationen gliedern sich in 80% SCI Publikationen und 20% nicht-SCI Publikationen.

 

Die Auswahl bezieht sich auf die Höhe des Projektvolumens im genannten Zeitraum, sowie den Anteil des Projektvolumens im Forschungsschwerpunkt am Institutsprojektvolumen, und dem Anteil der Publikationen.

Alle angegeben Daten und Informationen beziehen sich auf die Forschungsperiode 2019-2021 (in Anlehnung an die Periode der Leistungsvereinbarung).