Fortschrittliche Quantenbildgebung und -sensorik für eine bessere Zukunft

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Insbesondere für den medizinischen Sektor ist diese innovative Technologie vielversprechend. So lassen sich mit der vom IOF Forscherteam entwickelten Quantenbildgebungsmethode bislang verborgene Biosubstanzen anhand ihrer charakteristischen Molekülschwingungen unterscheiden. Große Fortschritte verspricht das Verfahren demnach in der Erkennung und Bekämpfung verschiedener Krebsarten, indem es die charakteristische Anreicherung bzw. Exprimierung bestimmter Proteine sichtbar macht. Auch in der Medikamentenforschung kann mit Hilfe dieser Methode umfangreiches Wissen über die Verteilung von Biosubstanzen gewonnen werden.

Leistungsschwerpunkte und Kompetenzen

• Lösungen für Quantenbildgebung & -sensorik
  Entwicklung fortschrittlicher Bildgebungs- und Sensorsysteme mit verschränkten Photonen für hochauflösende und lichtschwache Anwendungen in Bereichen wie Medizin, Umweltüberwachung und Materialwissenschaft.
• Entwicklung einer Photonenpaarquelle
  Kundenspezifischer Entwurf und Optimierung von Photonenpaarquellen für Quantenanwendungen, einschließlich nichtlinearer Kristalle und Wellenleiter, die auf spezifische Anforderungen zugeschnitten sind.
• Fluoreszenz-Verstärkung mit verschränkten Photonen
  Fortschrittliche Fluoreszenztechniken wie verschränkte Zwei-Photonen-Absorption (eTPA) und Fluoreszenz-Lebensdauer-Imaging (eFLIM) zur Verbesserung der Signalklarheit und zur Verringerung des Photobleachings.
• Quantenspektroskopie & Spektrometer
  Quantenverstärkte Spektrometer für präzise Spektralanalyse, die nichtlineare Interferometer für Anwendungen in Biologie, Medizin und Umweltüberwachung nutzen.

• Quantenzustands-Tomographie & Information
  Quantenzustandsrekonstruktion von unentdeckten Photonen für reine Polarisationszustände und Optimierung von Quantenzustandsmessungen für die Quantenschlüsselverteilung (QKD) und -berechnung.
• Kundenspezifische Prototypen & Industrielösungen
  Maßgeschneiderte Entwicklung von Prototypen für die Quantum Bildgebung und -sensorik, die kundenspezifische Lösungen für die Integration in industrielle, wissenschaftliche und kommerzielle Anwendungen bieten.
• Beratung & Schulung
  Fachkundige Beratung und Schulung zu Quantentechnologien, die Unternehmen und Forschern helfen, quantenbasierte Lösungen effektiv zu integrieren und anzuwenden.

Unsere Forschungsgruppen

Unsere technologischen Entwicklungen werden derzeit in den folgenden Gruppen vorangetrieben:

Quantum Bildgebung und Sensorik Technologie:

Die Quanten Bildgebung und Sensorik Gruppe ist auf die Entwicklung fortschrittlicher Quantentechnologien spezialisiert und konzentriert sich auf innovative Bildgebungs-, Sensorik- und Spektroskopielösungen für verschiedene Anwendungen in unterschiedlichen Branchen.

Umfassende Kompetenzen und spezielles Fachwissen 

Unsere Gruppe für Quanten Bildgebung und Sensorik vereint ein breites Spektrum an umfassenden Kompetenzen und Fachwissen in den Bereichen Quantentechnologien, optische Technik und angewandte Forschung. Unser Team zeichnet sich durch die Entwicklung anspruchsvoller Photonenpaarquellen aus, die nichtlineare Kristalle und Wellenleiter nutzen, um die Leistung für eine Vielzahl von Quantenanwendungen zu optimieren. Dank unserer fundierten Kenntnisse in der Quantenoptik sind wir auf die Entwicklung und Implementierung von Systemen für die quantengestützte Bildgebung und Sensorik spezialisiert und liefern innovative Lösungen für Anwendungen in der Medizin, Umweltüberwachung und Materialwissenschaft.

Wir sind Experten in der Anwendung der Quantenverschränkung zur Verbesserung der Auflösung, Empfindlichkeit und Signalklarheit von Bildgebungsverfahren, wie z. B. der verschränkten Zwei-Photonen-Absorption (eTPA) und der Fluoreszenz-Lebensdauer-Bildgebung (eFLIM). Unsere Fähigkeiten erstrecken sich auch auf die Entwicklung kundenspezifischer Quantenspektrometer und die Nutzung der Quantenzustands-Tomographie für präzise Messungen in der Quantenkommunikation und -informatik.

Durch die kontinuierliche Zusammenarbeit mit führenden akademischen Einrichtungen und Industriepartnern bleibt unser Team an der Spitze der Quantenforschung und gewährleistet die Entwicklung hoch innovativer und praktischer Technologien. Wir sind bestrebt, die Grenzen der Quantenwissenschaft zu erweitern und theoretische Fortschritte in greifbare, reale Anwendungen zu überführen, die eine transformative Wirkung in verschiedenen Sektoren haben.

Märkte und Anwendungen

Unser Team verfügt über einen reichen Erfahrungsschatz in einer Reihe von Spezialgebieten der Quantentechnologie und bietet innovative Lösungen für verschiedene Märkte. Wir haben eine nachweisliche Erfolgsbilanz in Bezug auf Innovation und Exzellenz, die branchenübergreifend zu transformativen Ergebnissen geführt hat. Im Folgenden finden Sie die wichtigsten Bereiche, in denen sich unser Team auszeichnet, sowie die entsprechenden Anwendungen:

• Quanten Bildgebung und Sensorik 
  Märkte: Gesundheitswesen, Umweltüberwachung, industrielle Inspektion, Verteidigung 
  Wir haben uns auf quantenverstärkte Bildgebungs- und Sensoriksysteme spezialisiert, die selbst bei schlechten Lichtverhältnissen eine hervorragende Auflösung und Empfindlichkeit bieten. Zu den Anwendungen gehören die medizinische Bildgebung, z. B. die Erkennung von Krebs im Frühstadium, die Umweltanalyse, z. B. der Nachweis von Mikroplastik im Wasser, und die industrielle Inspektion zur Qualitätskontrolle in der Fertigung.


• Entwicklung einer Photonenpaarquelle 
  Märkte: Telekommunikation, Forschung und Entwicklung, Verteidigung 
  Unser Fachwissen auf dem Gebiet der nichtlinearen Optik ermöglicht die Entwicklung kundenspezifischer Photonenpaarquellen für eine breite Palette von Quantenanwendungen. Diese Quellen sind ein wesentlicher Bestandteil von Quantenkommunikationssystemen, sicherer Datenübertragung und Quantennetzwerken der nächsten Generation.


• Fluoreszenz-Verstärkung durch verschränkte Photonen 
  Märkte: Biomedizinische Forschung, Diagnostik, Biowissenschaften 
  Wir verbessern die Fluoreszenzbildgebung durch Techniken wie verschränkte Zwei-Photonen-Absorption (eTPA) und Fluoreszenz-Lebensdauer-Imaging (eFLIM) und verbessern so die Klarheit und Auflösung der Signale. Dies ist besonders vorteilhaft für die molekulare Bildgebung, die Bildgebung von lebenden Zellen und den Nachweis von Biomarkern in der Diagnostik.


• Quantenspektroskopie 
  Märkte: Umweltüberwachung, chemische Analyse, Pharmazeutika 
  Unsere Quantenspektrometer, die auf nichtlinearen Interferometern basieren, ermöglichen eine hochgenaue Spektralanalyse. Diese Systeme werden in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt, z. B. bei der Umweltüberwachung zur Erkennung von Schadstoffen, der chemischen Analyse komplexer Verbindungen und der pharmazeutischen Qualitätskontrolle.


• Quantenzustandstomographie und Information 
  Märkte: Quantenkommunikation, Cybersicherheit, Quantencomputer 
  Wir verfügen über Fachwissen auf dem Gebiet der Rekonstruktion von Quantenzuständen, die eine präzise Messung von unentdeckten Photonen ermöglicht. Diese Technologie ist entscheidend für die Verteilung von Quantenschlüsseln (QKD), die Verbesserung sicherer Kommunikationssysteme und die Weiterentwicklung der Quanteninformatik für eine schnellere Datenverarbeitung.


• Prototypentwicklung und kundenspezifische Lösungen 
  Märkte: Fertigung, Forschung, Bildung 
  Unser Team entwickelt maßgeschneiderte Prototypen für Quanten Bildgebung und Sensorik, die auf branchenspezifische Anforderungen zugeschnitten sind. Ob für die akademische Forschung, industrielle Anwendungen oder Demonstrationen im Bildungsbereich - wir liefern Lösungen, die sich nahtlos in bestehende Technologien integrieren lassen.


• Gemeinsame Forschung und Industriepartnerschaften 
  Märkte: Hochschulen, Industrie, Start-ups 
  Durch unsere Partnerschaften mit führenden akademischen Einrichtungen und Industrieunternehmen bieten wir kooperative Forschungs- und Technologietransferdienste an. Dies hilft Unternehmen und Forschungseinrichtungen, das Potenzial von Quantentechnologien in realen Anwendungen zu nutzen, von der Entwicklung von Prototypen bis hin zum Einsatz in großem Maßstab.

Durch den Einsatz unseres Fachwissens im Bereich der Quantentechnologien unterstützen wir eine Vielzahl von Branchen dabei, das volle Potenzial quantenbasierter Lösungen zu nutzen, um komplexe Herausforderungen zu lösen und Innovationen voranzutreiben.

Ihre Vorteile der Zusammenarbeit mit Uns

• Langjährige Erfahrung und Kompetenz in photonischer Quantentechnologie
• Anpassungsfähigkeit an geforderte Szenarien
• Abteilungsübergreifende Entwicklung – Zugriff auf die gesamte Lieferkette der quantenphotonischen Technologien von Design bis Integration
• Freundliches und internationales Umfeld

Technische Ausstattung

Unsere Labore sind mit State-of-the-Art optischen und optomechanischen Komponenten und Systemen ausgestattet. Unsere Laserquellen decken Spektralbereiche vom UV- (266 nm) bis zum MIR-Bereich (2,7 µm) ab, mit Ausgangsleistungen (CW) von wenigen mW bis zu 5 W.

Wir verfügen über eine breite Palette nichtlinearer Kristalle aus Materialien wie PPLN, PPKTP, BBO, AGS, LGS, sowohl in Bulk- als auch in integrierter Form, zur Erzeugung von Photonenpaaren, um das elektromagnetische Spektrum vom UV- (350 nm) bis zum MIR-Bereich (10 µm) abzudecken.

Im Bereich der Detektortechnologie verwenden wir verschiedene Einzelphotonen-Si- und InGaAs-SPAD-Detektoren sowie IR-supraleitenden Nanodrahtdetektoren. Zudem sind wir mit mehreren Kameras zur Einzelphotonendetektion ausgestattet, welche auf verschiedenen Technologien basieren (sCMOS, ICCD, SPAD-Array).