Internationale Quantenforschung wird vorangetrieben – Neubau an der Universität Paderborn erhält Fördermittel von Bund und Land Nordrhein-Westfalen

Der Bau- und Liegenschaftsbetrieb NRW (BLB NRW) errichtet für die Universität Paderborn ein neues, hochmodernes Gebäude für Spitzenforschung. Mit dem „Photonic Quantum Systems Laboratory“, kurz PhoQS Lab, soll ein internationales Zentrum für Quantenphotonik entstehen. Der erste Spatenstich mit Wissenschaftsministerin Isabel Pfeiffer-Poensgen am 21. März symbolisierte den Startschuss für den Neubau, dessen Strahlkraft über die Grenzen NRWs hinausgehen soll.

Das Institut für Photonische Quantensysteme (PhoQS) an der Universität Paderborn erhält einen neuen Forschungsbau. Der Bau- und Liegenschaftsbetrieb NRW errichtet auf dem Campus einen viergeschossigen Neubau mit einem Teilgeschoss für die benötigte Technik. Im Photonic Quantum Systems Laboratory (PhoQS Lab) sollen in Zukunft Wissenschaftler*innen aus den Bereichen Physik, Elektrotechnik, Informatik und Mathematik zusammenarbeiten. Zum symbolischen Spatenstich auf dem Baufeld reiste Isabel Pfeiffer-Poensgen, Ministerin für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen, an. Die Ministerin hob die Bedeutung des Bauvorhabens für die bundesweite Forschung hervor: „Im internationalen Wettbewerb um die besten Köpfe ist der neue Forschungsbau an der Universität Paderborn ein starkes Signal für die Leistungsfähigkeit Nordrhein-Westfalens. Unser Land ist der Motor für die Entwicklung des Quantencomputings in Deutschland. Die Dichte von Universitäten und außeruniversitären Forschungseinrichtungen, die in diesem Bereich forschen, ist bundesweit einzigartig. Nur hier in NRW decken die Forschungsinstitutionen die vier vielversprechendsten Ansätze für Technologieplattformen für Quantencomputer in der Breite und Spitze ab – eine wichtige Voraussetzung für zukünftige Fortschritte. Die Universität Paderborn bringt ihre starke Expertise auf diesem Feld in das neue landesweite Quantencomputing-Netzwerk ‚Ein Quantum NRW‘ ein und ist dort ein starker Partner. Mit dem neuen Forschungsbau wollen wir als Landesregierung gemeinsam mit der Universität Paderborn diese starke Position in Forschung und Entwicklung von Quantentechnologien weiter ausbauen.“

Spitzenforschung mit bundesweiter Bedeutung
Die Erforschung photonischer, also lichtgetriebener, Quantentechnologien ist von besonderer Bedeutung für optische Schlüsseltechnologien mit einem sehr breiten Anwendungsfeld von der Kommunikationstechnik bis zur Sensorik. „Der Neubau des PhoQS Labs bietet Raum für die Entwicklung zukunftsweisender Forschungsthemen und schafft eine modernste, spezialisierte Infrastruktur für die Weiterentwicklung der photonischen Quantenforschung auf nationaler und internationaler Ebene. Zusammen mit dem Institut für Photonische Quantensysteme (PhoQS) unter Federführung von Prof. Dr. Christine Silberhorn befindet sich damit an der Universität Paderborn ein einzigartiges interdisziplinäres Zentrum für Quantenphotonik im Aufbau“, sagt Prof. Dr. Birgitt Riegraf, Präsidentin der Universität Paderborn. „Das Vorhaben wurde zuvor bereits vom Wissenschaftsrat mit der Bestnote ‚herausragend‘ bewertet. Wir freuen uns, dass die Paderborner Expertise im Profilbereich Optoelektronik und Photonik durch diese Entscheidung eine deutliche Wertschätzung erfährt und dass wir mit dem PhoQS Lab nun eine Forschungsumgebung in einer neuen Qualität erhalten“, ergänzt Simone Probst, Vizepräsidentin für Wirtschafts- und Personalverwaltung. Gemeinsam fördern der Bund und das Land Nordrhein-Westfalen den Forschungsbau mit insgesamt rund 60 Millionen Euro. Grundlage dafür war die positive Bewertung durch den Wissenschaftsrat, dem wichtigsten deutschen Beratungsgremium für die Wissenschaft.

Nachhaltiges Gebäude mit Zertifizierung
Nicht nur die Forschung im Gebäude ist zukunftsweisend, auch das Gebäude selbst schlägt in Hinblick auf das nachhaltige Bauen einen fortschrittlichen Weg ein. Mit der angestrebten Zertifizierung (Silberstandard im Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen) für die ökologische, ökonomische, soziokulturelle und funktionale Qualität sowie für die Prozess- und technische Qualität vereint dieser Laborneubau eine hochmoderne Forschungsumgebung mit einer herausragenden Nachhaltigkeit. „Diese Zertifizierung ist mittlerweile Standard für alle Neubauten des BLB NRW, doch als das PhoQS Lab geplant wurde, galt dieser Standard noch nicht. Dass der Neubau ihn trotzdem problemlos erfüllt, zeigt, dass wir als Immobilienunternehmen des Landes die Nachhaltigkeit unserer Gebäude in den Fokus stellen“, erklärt Gabriele Willems, Geschäftsführerin des BLB NRW. Unter anderem sollen in dem kompakten Baukörper eine Photovoltaik-Anlage auf dem Dach des Forschungsbaus, eine hochdämmende Gebäudehülle und eine hocheffiziente Wärmerückgewinnung installiert werden.

Raum zur Erforschung der zweiten Generation von Quantensystemen
Die insgesamt 3.740 Quadratmeter Nutzfläche des geplanten Gebäudes beherbergen zukünftig 2.340 Quadratmeter Laborfläche. Die besondere Herausforderung: Knapp die Hälfte der Laborfläche wird sogenannter Reinraum, das heißt, die Konzentration der luftgetragenen Teilchen ist sehr gering. „Wir freuen uns mit dem PhoQS Lab über eine einzigartige Infrastruktur, die uns im internationalen Wettbewerb für unsere Forschung in der Hochtechnologie maßgeblich stärken wird. Im PhoQS arbeiten wir als Kolleginnen und Kollegen aus unterschiedlichen Fachdisziplinen intensiv zusammen, um Neues auf dem Gebiet der Quantenphotonik zu schaffen und Grundlagenforschung in die Anwendung zu bringen“, erklärt Prof. Dr. Christine Silberhorn, Leiterin des Instituts für Photonische Quantensysteme und Sprecherin des PhoQS Lab.

Eine Vielzahl moderner Technologien basiert bereits heute auf quantenmechanischen Prinzipien. Beispiele hierfür sind Laser und Halbleitertechnologien einschließlich Computern und Internet, welche als Quantentechnologien erster Generation bezeichnet werden. Im PhoQS Lab wollen Wissenschaftler*innen aus der Physik, der Mathematik, der Elektrotechnik und der Informatik gemeinsam an den Quantentechnologien der zweiten Generation arbeiten. Diese Technologien basieren auf der gezielten Manipulation einzelner und gekoppelter Quantensysteme und werden künftig neue Möglichkeiten jenseits der klassischen Physik erlauben. Ziel ist es, sowohl in der Technologieentwicklung zu photonenbasierten Quantenanwendungen als auch in der theoretischen sowie experimentellen Konzeptfindung neue Forschungsansätze zu entwickeln. Von abhörsicherer Kommunikation über Messungen mit bisher nie dagewesener Präzision bis zum Quantencomputer mit extrem hoher Rechenkraft: Die Einsatzmöglichkeiten sind vielfältig.

Technische Daten zum Projekt:

• Nutzfläche 1-6: 3.740 m²
• Netto-Raumfläche (NRF): 6.862 m²
• Bruttogeschossfläche (BGF): 7.911 m²
• Bruttorauminhalt (BRI): 40.562 m³
• Büro- und Kommunikation: 1.350 m²
• Optiklabore: 1.340 m²
• Reinraum: 1.000 m²