Quantentechnologische und photonische Systemlösungen für Herausforderungen des Umwelt- und Klimaschutzes, der Biodiversität, der nachhaltigen Energiesysteme und der Ressourcenschonung

Das Forschungsprogramm vereint Photonik und Quantentechnologien zweiter Generation unter dem Begriff Quantensysteme. Im Fokus der Förderrichtlinie sollen interdisziplinäre Forschungs-, Entwicklungs- und Best Practice-Vorhaben stehen. Die Förderung gliedert sich in die zwei Module A – „Verbundforschung“ – und B – „Vernetzung und Zusammenarbeit“. Projekte können entweder Modul A oder B adressieren. Die beiden Module bauen nicht aufeinander auf.

Modul A: Verbundforschung

In dem Modul „Verbundforschung“ werden vorwettbewerbliche Forschungs- und Entwicklungsverbundprojekte gefördert mit dem Ziel, durch innovative photonische und quantenbasierte Lösungsansätze für die in Nummer 1 genannten ökologischen Nachhaltigkeitsdimensionen (SDGs) einen Beitrag zu erzielen oder mindestens perspektivisch die Grundlagen für den entsprechenden Beitrag zu erarbeiten.

Gefördert werden unter anderem:

Umwelt

• Photonische oder quantentechnologische Umweltmesstechnik, beispielsweise zur Detektion von Umweltemissionen oder Krankheitserregern (u. a. Molekulardiagnostik)
• Umweltdigitalisierende Mess- und Sensorsysteme, die ein besseres Verständnis der Umwelt ermöglichen
• Multisensorsysteme für Smart Farming
• Kompakte, autarke und für den Langzeitbetrieb geeignete Sensorkonzepte

Klima- und Erdsysteme

• Quantensensorik zur Erdbeobachtung, z. B. durch die Messung des Gravitationsfelds
• Quantentechnologische Messsysteme, z. B. zur Bestimmung des Sauerstoffgehalts und der Temperatur von Meeren und Gewässern mit höchster Genauigkeit

Biodiversität

• Robuste photonische und quantenbasierte Technologien zur Messung der Biodiversität in verschiedenen Ökosystemen
• LiDAR- und multisensorgestützte Frühwarn- und Aufklärungssysteme für z. B. Tierzählung und Insektenflug

Nachhaltige Energiesysteme

• Lösungsansätze zur Optimierung chemischer Prozesse durch z. B. Einsatz von Photokatalyse
• Identifikation von Erdwärme mittels Quantensensoren
• Quantensensoren für die Überwachung der Energieinfrastruktur, z. B. Überwachung von Extremtemperaturkreisläufen, von Elektrizitätsübertragung oder Temperaturen von Transformatoren

Ressourcenschonung

• Neue, nachhaltige Nutzungskonzepte von Gütern durch innovative Sensorimplementierung
• Spektroskopische Messsysteme z. B. zur Kunststoffemissionsverfolgung, Degradation und Additiv-Bestimmung bei Kunststoff-Rezyklaten

Diese Aufzählung ist nicht abschließend, sondern als beispielhaft zu verstehen.

Charakteristisch für alle Vorhaben ist, dass eine klar definierte Anwendung mit hoher Nutzbarkeit (Usability) auf Basis von photonischen und quantensensorischen Systemlösungen erforscht und entwickelt werden soll. Der Endanwender muss zwingend im Verbund mit einbezogen werden.