Fraunhofer utforskar från kvantsensorer till kvantdatorer

Fraunhoferinstitutet utvecklar för närvarande kvantsensorteknik som lovar att revolutionera mätmetoder och skapa grunden för framtida kvantdatorer. Forskningen fokuserar på diamantbaserade sensorer som fungerar vid rumstemperatur, vilket eliminerar behovet av komplexa och kostsamma kylsystem som traditionellt krävs för kvantapparater.

Dessa nya kvantsensorer är exceptionellt små och känsliga, vilket möjliggör extremt exakta mätningar av även de minsta signaler. Potentiella tillämpningar inkluderar testning av nanokretsar inom halvledarindustrin och medicinsk diagnostik. Till exempel, mätningar av hjärnvågor skulle i framtiden kunna utföras med en tunn sensorkappa på huvudet, istället för med stora, skrymmande och kylkrävande apparater.

Fraunhofers forskare strävar efter att ytterligare förbättra teknologin, särskilt vad gäller kylning. De använder diamant där ett kväve-vakanscenter, manipulerat för att fånga och kontrollera en elektron, fungerar som själva sensorn. Interaktionen mellan denna elektron och diamanten möjliggör mätning av svaga magnetfält under långa tidsperioder. De största utmaningarna är relaterade till odling av högkvalitativa kristaller utan defekter.

Fraunhofer IAF-institutet har etablerat ett applikationslaboratorium för kvantsensorteknik för att främja samarbete med industri och andra forskningsinstitut. Laboratoriet erbjuder användarvänliga kvantsensorer för att hitta nya användningsområden och samla in feedback från kunder för optimering.

Grundprincipen för en kvantsensor liknar beräkningsenheten i en kvantdator, en så kallad qubit. Medan sensortekniken använder en enskild qubit som mätinstrument, skulle kvantdatorer kräva hundratals eller tusentals qubits bredvid varandra för att bygga processorer och minnesenheter. Fraunhofers projekt inom kvantmagnetometri skapar gynnsamma förhållanden för att främja denna utveckling.