Leuchtturmprojekte der quantenbasierten Messtechnik zur Bewältigung gesellschaftlicher Herausforderungen
Termin:
31.07.2021
Fördergeber:
Bundesministerium für Bildung und Forschung
Ziel der vorliegenden Bekanntmachung ist die Entwicklung quantensensorischer Verfahren, die bedeutende gesellschaftliche Bedarfe adressieren. Sichtbare Projekte entsprechender Größe und Demonstrationsvorhaben sollen so einen weiteren Anschub für das noch junge Themenfeld geben.
Gefördert werden komplexe FuE-Verbundprojekte sowie Demonstrationsvorhaben in den Themenfeldern Quantensensorik, Quantenmetrologie und Quantenbildgebung. Um die Ziele zu erreichen, ist es erforderlich die Quantenmesstechniken weiterzuentwickeln und für konkrete Anwendungen unter realen Bedingungen zu qualifizieren. Dazu werden neben den wissenschaftlich/technischen Arbeiten im Labor auch umfangreiche Feldstudien gefördert. Dazu zählen klinische Studien, Verbringung und Testung der neuen Technologien an realen Einsatzorten (z. B. geologische oder archäologische Stätten), der Einbau in Fahrzeuge, sowie Flugzeuge und Satelliten (Befliegungsversuche).
Es werden unter anderem Projekte zu folgenden Anwendungsfeldern adressiert:
Mobilität und Navigation
5 bis 8 % des Bruttoinlandprodukts sind von der Navigation abhängig und die Entwicklung von Navigationssystemen ist untrennbar verbunden mit der Entwicklung von Atomuhren und der Übertragung von Zeitsignalen. Des Weiteren bieten präzisere Zeitnormale Entwicklungsmöglichkeiten, z. B. für autonomes Fahren und Industrie 4.0. Hochpräzise und driftfreie Quanteninertialsensoren ermöglichen die GPS-freie Navigation. Sie können in Umgebungen eingesetzt werden, in denen kein Empfang vorliegt, wie in Häuserschluchten, Minen oder Unterwasserfahrzeugen. Die Unabhängigkeit von GPS-Signalen und den damit einhergehenden Risiken wie Jamming oder Spoofing ist zudem relevant für sicherheitskritische Bereiche.
Entwicklungen in der elektrischen Quantenmetrologie ermöglichen zunehmend den Einsatz beispielsweise von -automatischen und wartungsfreien quantenreferenzierten Spannungsquellen für Gleich- und Wechselspannung und haben eine hohe Anwendungsrelevanz für die Elektromobilität und das hochautomatisierte Fahren.
Erdbeobachtung bzw. Umweltmonitoring, Geodäsie
Die genaue und regelmäßige Vermessung der Erdoberfläche, der Erdkruste sowie der Ozeane hat eine große gesellschaftliche Bedeutung. Im Zuge des Klimawandels kann das Abschmelzen von Eis oder die Veränderungen von Meeres- und Grundwasserspiegel genannt werden. Neue Quantensensoren wie Atominterferometer sowie neue Verfahren zur präzisen Zeitmessung können solche Vorgänge mit bisher unerreichter Präzision vermessen. -Quantenbasierte Gravimeter könnten z. B. durch die Messung von Magmaverteilung und -bewegung in aktiven Vulkanen frühzeitig vor Naturkatastrophen warnen, bzw. nach Naturkatastrophen ein hoch genaues Screening des Katastrophengebiets ermöglichen. Insbesondere die Kombination von quantenbasierten Magnetometern und Gravimetern eröffnet aber auch völlig neue Möglichkeiten in der Geologie, Archäologie, Exploration von Bodenschätzen und im Bauwesen.
Medizinische Bildgebung und Tomographie
Die Bildgebung mit verschränkten Photonen kann der Mikroskopie neue Möglichkeiten bei der Untersuchung von Zell- und Gewebeproben eröffnen und beispielsweise die Messung der Verteilung von Proteinen und Lipiden in der Probe erlauben. Damit lassen sich Rückschlüsse auf entstehende oder vorhandene Erkrankungen ziehen. Die genauen Zusammenhänge sind bislang noch nicht erforscht. Insbesondere für die Krebsdiagnostik und die Therapieauswahl eröffnet die Bildgebung mit verschränkten Photonen potenziell völlig neue Perspektiven.
Neurologie
Hochsensitive Magnetfeldsensoren z. B. auf der Basis von NV-Zentren in Diamanten können kleinste Magnetfelder, die durch Bioströme im Gehirn oder bei der Weiterleitung von Nervenimpulsen entstehen, messbar machen. Der Zusammenhang zwischen solchen Strömen und Stromverteilungen und z. B. neurodegenerativen Erkrankungen ist noch wenig erforscht. Hier sind ausgedehnte klinische Untersuchungen notwendig, um die Zusammenhänge aufzudecken und auf der Basis der Ergebnisse völlig neuartige Diagnoseverfahren zu entwickeln.
Die Aufzählung ist als beispielhaft und nicht als vollständig anzusehen.
Antragsberechtigt sind Unternehmen der gewerblichen Wirtschaft sowie Hochschulen und außeruniversitäre Forschungseinrichtungen.
Das Förderverfahren ist zweistufig angelegt.
Mit der Abwicklung der Fördermaßnahme hat das BMBF derzeit folgenden Projektträger (PT) beauftragt:
VDI Technologiezentrum GmbH
- Projektträger Quantensysteme -
VDI-Platz 1, 40468 Düsseldorf
Kontakt:
Dr. Christian Flüchter, Telefon: +49 (0) 2 11/62 14-2 61, E-Mail: fluechter@vdi.de
Martin Sellhorst, Telefon: +49 (0) 2 11/62 14-5 79, E-Mail: sellhorst@vdi.de
Weitere Informationen:
https://www.bmbf.de/foerderungen/bekanntmachung-3612.html
Gefördert werden komplexe FuE-Verbundprojekte sowie Demonstrationsvorhaben in den Themenfeldern Quantensensorik, Quantenmetrologie und Quantenbildgebung. Um die Ziele zu erreichen, ist es erforderlich die Quantenmesstechniken weiterzuentwickeln und für konkrete Anwendungen unter realen Bedingungen zu qualifizieren. Dazu werden neben den wissenschaftlich/technischen Arbeiten im Labor auch umfangreiche Feldstudien gefördert. Dazu zählen klinische Studien, Verbringung und Testung der neuen Technologien an realen Einsatzorten (z. B. geologische oder archäologische Stätten), der Einbau in Fahrzeuge, sowie Flugzeuge und Satelliten (Befliegungsversuche).
Es werden unter anderem Projekte zu folgenden Anwendungsfeldern adressiert:
Mobilität und Navigation
5 bis 8 % des Bruttoinlandprodukts sind von der Navigation abhängig und die Entwicklung von Navigationssystemen ist untrennbar verbunden mit der Entwicklung von Atomuhren und der Übertragung von Zeitsignalen. Des Weiteren bieten präzisere Zeitnormale Entwicklungsmöglichkeiten, z. B. für autonomes Fahren und Industrie 4.0. Hochpräzise und driftfreie Quanteninertialsensoren ermöglichen die GPS-freie Navigation. Sie können in Umgebungen eingesetzt werden, in denen kein Empfang vorliegt, wie in Häuserschluchten, Minen oder Unterwasserfahrzeugen. Die Unabhängigkeit von GPS-Signalen und den damit einhergehenden Risiken wie Jamming oder Spoofing ist zudem relevant für sicherheitskritische Bereiche.
Entwicklungen in der elektrischen Quantenmetrologie ermöglichen zunehmend den Einsatz beispielsweise von -automatischen und wartungsfreien quantenreferenzierten Spannungsquellen für Gleich- und Wechselspannung und haben eine hohe Anwendungsrelevanz für die Elektromobilität und das hochautomatisierte Fahren.
Erdbeobachtung bzw. Umweltmonitoring, Geodäsie
Die genaue und regelmäßige Vermessung der Erdoberfläche, der Erdkruste sowie der Ozeane hat eine große gesellschaftliche Bedeutung. Im Zuge des Klimawandels kann das Abschmelzen von Eis oder die Veränderungen von Meeres- und Grundwasserspiegel genannt werden. Neue Quantensensoren wie Atominterferometer sowie neue Verfahren zur präzisen Zeitmessung können solche Vorgänge mit bisher unerreichter Präzision vermessen. -Quantenbasierte Gravimeter könnten z. B. durch die Messung von Magmaverteilung und -bewegung in aktiven Vulkanen frühzeitig vor Naturkatastrophen warnen, bzw. nach Naturkatastrophen ein hoch genaues Screening des Katastrophengebiets ermöglichen. Insbesondere die Kombination von quantenbasierten Magnetometern und Gravimetern eröffnet aber auch völlig neue Möglichkeiten in der Geologie, Archäologie, Exploration von Bodenschätzen und im Bauwesen.
Medizinische Bildgebung und Tomographie
Die Bildgebung mit verschränkten Photonen kann der Mikroskopie neue Möglichkeiten bei der Untersuchung von Zell- und Gewebeproben eröffnen und beispielsweise die Messung der Verteilung von Proteinen und Lipiden in der Probe erlauben. Damit lassen sich Rückschlüsse auf entstehende oder vorhandene Erkrankungen ziehen. Die genauen Zusammenhänge sind bislang noch nicht erforscht. Insbesondere für die Krebsdiagnostik und die Therapieauswahl eröffnet die Bildgebung mit verschränkten Photonen potenziell völlig neue Perspektiven.
Neurologie
Hochsensitive Magnetfeldsensoren z. B. auf der Basis von NV-Zentren in Diamanten können kleinste Magnetfelder, die durch Bioströme im Gehirn oder bei der Weiterleitung von Nervenimpulsen entstehen, messbar machen. Der Zusammenhang zwischen solchen Strömen und Stromverteilungen und z. B. neurodegenerativen Erkrankungen ist noch wenig erforscht. Hier sind ausgedehnte klinische Untersuchungen notwendig, um die Zusammenhänge aufzudecken und auf der Basis der Ergebnisse völlig neuartige Diagnoseverfahren zu entwickeln.
Die Aufzählung ist als beispielhaft und nicht als vollständig anzusehen.
Antragsberechtigt sind Unternehmen der gewerblichen Wirtschaft sowie Hochschulen und außeruniversitäre Forschungseinrichtungen.
Das Förderverfahren ist zweistufig angelegt.
Mit der Abwicklung der Fördermaßnahme hat das BMBF derzeit folgenden Projektträger (PT) beauftragt:
VDI Technologiezentrum GmbH
- Projektträger Quantensysteme -
VDI-Platz 1, 40468 Düsseldorf
Kontakt:
Dr. Christian Flüchter, Telefon: +49 (0) 2 11/62 14-2 61, E-Mail: fluechter@vdi.de
Martin Sellhorst, Telefon: +49 (0) 2 11/62 14-5 79, E-Mail: sellhorst@vdi.de
Weitere Informationen:
https://www.bmbf.de/foerderungen/bekanntmachung-3612.html