CIPHOR – Empfehlung der Förderung eines neuen Forschungsbaus für Integrierte Quantenphotonik

Lageplan Center for Integrated Photonics Research (CIPHOR)

Doktorand im Quantenoptiklabor

Die TU Berlin hat mit großem Erfolg am Wettbewerbsverfahren zur Realisierung neuer Forschungsbauten in gemeinsamer Förderung zwischen Bund und Ländern zur Förderphase 2025 teilgenommen. Unter dem Begriff „CIPHOR“ wurde im Ausschuss für Forschungsbauten das Vorhaben für Integrierte Quantenphotonik als „sehr gut bis herausragend“ bewertet und am 19. April 2024 vom Wissenschaftsrat an die Gemeinsame Wissenschaftskonferenz (GWK) zur Förderung empfohlen. Ziel ist es, den Forschungsbau als Teil des Ersatzneubaus Nanophysik auf dem Campus Charlottenburg entstehen zu lassen. Die Fördersumme von rd. 63 Mio. Euro wird je zur Hälfte vom Land Berlin und vom Bund in den Forschungsbau fließen.

Modernste Photonik: eine der bedeutendsten Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts

Im Zentrum des Forschungsbaus steht modernste Photonik. Sie ist eine der bedeutendsten Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts und bildet die Basis für vielfältige Anwendungen im Bereich der Informations- und Kommunikations­technologien (IKT), Quantentechnologien, Sensorik und Medizin. Die Photonik-Industrie ist einer der wichtigsten Wachstumsmotoren in Deutschland mit einem Jahresumsatz von über 50 Mrd. Euro und mehr als 190.000 Beschäftigten, wobei die Region Berlin-Brandenburg zu den wichtigsten Zentren für Optische Technologien zählt. Ein wesentlicher Innovationstreiber ist die Miniaturisierung optischer Komponenten und Systeme sowie die Integration unterschiedlicher nanophotonischer Bauelemente und Materialien auf einem kompakten und hochfunktionalen Chip.

Genau hier wird das geplante Center for Integrated Photonics Research (CIPHOR) der TU Berlin ansetzen und die Integrierte Quantenphotonik in dem neuen Forschungsbau vorantreiben. „Mit CIPHOR erhält die Quantenphotonik-Forschung an der TU Berlin ein wegweisendes Fundament, das die Entwicklung der Physik in den kommenden Jahrzehnten prägen wird“, erklärt Prof. Dr. Michael Kneissl, Sprecher von CIPHOR.

Hochmoderne technologische und experimentelle Infrastruktur

Um die geschilderten Herausforderungen anzugehen, ist hochmoderne technologische und experimentelle Infrastruktur notwendig, die national und international so noch nicht existiert. Das Laborkonzept des Forschungsbaus beinhaltet drei hochspezialisierte zentrale Laborbereiche („Core Laboratories“) mit einer experimentellen Ausstattung auf höchstem Niveau, die kollaborativ genutzt werden sollen und die Poolung von Ressourcen erlaubt.

Die beteiligten Institute der TU Berlin

Die beteiligten Wissenschaftler*innen repräsentieren die Institute der Festkörperphysik (IFKP), der Optik und Atomaren Physik (IOAP) sowie der Theoretischen Physik (ITP) und als erweiterter Kreis auch die Elektrotechnik und Informatik der TU Berlin. Alle Bereiche können auf höchste wissenschaftliche Expertise zurückgreifen, beispielsweise auf mehrere Sonderforschungsbereiche, gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.

2.000 Quadratmetern Nutzfläche auf dem TU-Campus OST

Der Forschungsbau CIPHOR mit seinen drei zentralen Laborbereichen und ca. 2.000 Quadratmetern Nutzfläche (1-6) soll Teil eines Neubaus für die Experimentalphysik der TU Berlin sein. Dafür muss die Maßnahme in die Investitionsplanung des Landes Berlin aufgenommen werden. Als Standort für das Experimentalphysik-Gebäude steht ein Baufeld auf dem TU-Campus OST an der Müller-Breslau-Straße zur Verfügung. Der Baukostenanteil für die drei Laborbereiche sowie 400 Quadratmetern Büroflächen im Forschungsneubau umfasst rd. 54 Mio. Euro. Mit den Kosten für Großgeräte in Höhe von 6,7 Mio. Euro und den Ersteinrichtungskosten in Höhe von rd. 2 Mio. Euro ergeben sich Gesamtkosten von rd. 63 Mio. Euro.

„Die Förderzusage freut uns sehr. Nicht nur aus baulicher Sicht ist sie dringend notwendig. In dem modernen Laborgebäude werden unsere Forscher*innen neue Anwendungen für die sichere Datenübertragung, für das photonische Quanten-Computing, für die Quantensensorik und Medizin entwickeln. Wir können hier auf die Stärken des Standortes und unserer wissenschaftlichen Expertise aufbauen. Ich bedanke mich für alle, die Zeit, Ideen und viel Enthusiasmus investiert haben. Es ist eine Investition in unsere Zukunft“, so Prof. Dr. Geraldine Rauch, Präsidentin der TU Berlin.

„Ich freue mich außerordentlich über diesen Erfolg: Es ist die zweite Initiative aus der Fakultät II - Mathematik und Naturwissenschaften, die diese Förderung für einen Forschungsbau einwerben konnte. CIPHOR lebt von der Kooperation über Fachgrenzen und Institute hinaus und wird beispielgebend für eine moderne Labornutzung sein. Ausdrücklich danken möchte ich der Abteilung V - Hochschulen in der Berliner Senatsverwaltung für Wissenschaft, Gesundheit und Pflege und der Abteilung IV - Gebäude und Dienstemanagement der Verwaltung der TU Berlin für die konstruktive Zusammenarbeit“, so der Dekan der Fakultät II Mathematik und Naturwissenschaften, Prof. Dr. Etienne Emmrich.

Alleinstellungsmerkmal des Ansatzes

Ziel und ein Alleinstellungsmerkmal des Ansatzes ist die Entwicklung kompakter quantenphotonisch integrierter Schaltkreise (Quantum Photonic Integrated Circuits, Q-PIC), die neuartige und unterschiedlichste Funktionalitäten auf einem Halbleiterchip vereinen. Es sollen quantenphotonische Experimente, die aktuell viele Quadratmeter Fläche eines optischen Tisches oder komplette Labore einnehmen, auf einem stecknadelkopfkleinen Halbleiterchip vereint werden, um so neue Anwendungen in der sicheren Datenübertragung, im photonischen Quanten-Computing, der Quantensensorik und Medizin zu ermöglichen. Das in CIPHOR generierte Wissen und Know-How soll nicht nur der reinen Forschung dienen, sondern auch durch Ausgründungen und Kooperationen mit Industriepartnern einen Wissenstransfer ermöglichen.

Stärke der Region Berlin-Brandenburg

Gerade im Bereich optischer Technologien ist die Region Berlin-Brandenburg mit zahlreichen KMU besonders stark. Im weiteren Umfeld der neuen Bundesländer ergeben sich zudem Kooperationsmöglichkeiten mit großen Chip-Herstellern, wie Intel, Infineon und Bosch, die darüber hinaus interessante Karriereoptionen für hochqualifizierte CIPHOR-Fachkräfte bieten.