EU fördert Forschung zu Bildgebung und zu Chips für Quantencomputer

Zwei ERC Synergy Grants für Forschende der TUM

Das Projekt „SmartX“ erforscht detailliertere bildgebende Verfahren, um Lungenkrankheiten besser und früher diagnostizieren zu können. Im Mittelpunkt steht die chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD). Herkömmliche Röntgenaufnahmen und CT-Scans sind für die Früherkennung von COPD oft unzureichend und mit hohen Strahlendosen verbunden. Ziel ist es, einen neuartigen Detektor für das Dunkelfeld-Röntgenverfahren zu entwickeln, der 50 Prozent weniger Strahlendosis im Vergleich zu dem ohnehin strahlenarmen Verfahren benötigt. Ein Röntgendetektor ist das Gegenstück zur Strahlenquelle und produziert das Röntgenbild. Während konventionelles Röntgen auf der Abschwächung des Röntgenlichts beruht, nutzt das an der TUM entwickelte Dunkelfeld-Röntgen die sogenannte Kleinwinkelstreuung des Röntgenlichts. Dadurch können zusätzliche Informationen über die Beschaffenheit der Mikrostruktur des Lungengewebes gewonnen werden. SmartX wird von Franz Pfeiffer, Professor für Biomedizinische Physik und Direktor des Munich Institute of Biomedical Engineering der TUM, gemeinsam mit José M. Benlloch Baviera, Professor am CSIC in Valencia, Edoardo Charbon, Professor an der EPF de Lausanne, und Daniela Pfeiffer, Professorin für Radiology an der TUM, geleitet. 

Normalerweise werden Computerchips aus Silizium hergestellt und arbeiten mit Elektronen, doch Photonen – also Lichtteilchen – könnten Daten weit schneller und mit deutlich geringerem Energieverbrauch übertragen. Prof. Jonathan Finleys innovative Methode setzt auf die Entwicklung von Chips aus hexagonalem Silizium-Germanium (SiGe), einem Material, dessen einzigartige atomare Struktur es ermöglicht, Licht zu erzeugen. Damit könnte eine nahtlose Integration photonischer und elektronischer Funktionen auf einem einzelnen Chip gelingen, was den Weg für schnellere und energieeffizientere traditionelle Computer sowie bahnbrechende Fortschritte in der Quantencomputer-Technologie ebnen könnte. So könnten zum Beispiel Millionen von Quantenspeichereinheiten, sogenannten „Qubits“, durch Photonen miteinander vernetzt werden. SiGe-basierte Laser würden zudem extrem schnelle optische Datenübertragungen ermöglichen, und in der Quantenkommunikation könnte eine bisher unerreichte Verschlüsselungssicherheit erzielt werden. Das Projekt „Bright Chips“ ist eine Zusammenarbeit mit Prof. Erik Bakkers (TU Eindhoven) und Prof. Floris Zwanenburg (Universität Twente).

Jonathan Finley hat seit 2013 den Lehrstuhl für Halbleiter-Nanostrukturen und -Quantensysteme an der TUM inne.