16.03.2023

qtlabs: Warum man Quantentechnologie so unterstützen sollte wie Seilbahnen in der Pandemie

Das Wiener Startup qtlabs merkt, dass sich der Markt immer mehr für Quantentechnologie interessiert. Um seine Vorreiterrolle in der Quantenforschung beizubehalten und eine erfolgreiche Industrie aufzubauen, müsse Österreich allerdings jetzt mehr tun. qtlabs erklärt im brutkasten-Gespräch, warum.
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Quantentechnologie ist ein recht sperriger Begriff und wo Europa in diesem Bereich eigentlich steht, ist in der Bevölkerung weitestgehend unbekannt. Dabei handelt es sich hier um eine “europäische Domäne”, wie der Physiker Rupert Ursin im brutkasten-Gespräch betont. Das Wiener Quanten-Startup qtlabs (Quantum Technology Laboratories) gründete Ursin 2017 zusammen mit Thomas Scheidl. “In der Quanten-Community kennt man uns”, meint Ursin, der zuvor 10 Jahre als Forschungsgruppenleiter an der Akademie der Wissenschaften arbeitete und seinen Job für die Startup-Gründung aufgab. Im Interview erklären er und qtlabs-Quantum Engineer Martin Bohmann, was passieren muss, damit Österreich seine führende Rolle in der Quantenforschung beibehält.

Von Forschung über Wirtschaft: Der Markt interessiert sich für Quantentechnologie

Der Großteil des inzwischen 25-köpfigen Teams bei qtlabs hat einen akademischen Hintergrund und zuvor jahrelang in der Quantenforschung gearbeitet. Mit qtlabs mache man nun dasselbe, nur als Firma, erklärt Ursin. “Der Markt entwickelt ein wachsendes Interesse für Quantentechnologie. Wir erhalten Anfragen aus der Industrie wie beispielsweise von nationalen und internationalen Weltraumagenturen”, so der Co-Founder.

Quantenkommunikation für abhörsichere Informationsübertragung

Das selbstfinanzierte DeepTech-Startup möchte sein Research-Wissen also in der Wirtschaft umsetzen und arbeitet aktuell mit Kunden wie Satelliten Service Providern, Satellitenherstellern oder Weltraumagenturen. qtlabs konzentriert sich bei seiner Arbeit auf Quantenkommunikation – also auf eine Quantentechnologie, die Eigenschaften der Quantenunschärfe nutzt, um abhörsichere Kommunikationsnetzwerke aufzubauen.

“Wir arbeiten hauptsächlich in Weltraummissionen. Das heißt, wir helfen bei der Planung und führen Machbarkeitsstudien durch. Außerdem verkaufen wir erste Prototypen von optischen Bodenstationen”, sagt Martin Bohnmann. Das bedeutet, qtlabs baut selbst keine Satelliten, sondern die notwendigen Komponenten, die am Satelliten und der Bodenstation angebracht werden.

Bei der Frage nach den Anwendungsbereichen ihrer Technologie befindet man sich noch am Anfang, weshalb Kunden oft selbst nicht genau wissen (können), was sie wollen. Dies ist dem Charakter ihrer “disruptive Technology” zuzuschreiben. qtlabs könne sich dabei am ehesten mit einem Zitat identifizieren, das Henry Ford zugewiesen wird: “Wenn ich die Leute gefragt hätte, was sie wollen, hätten sie gesagt: ‘Schnellere Pferde’”. qtlabs geht es ähnlich: Sie bieten das technologische Know-how, Kunden wie Banken müssten dann aber selbst definieren, was sie damit machen. Dieser Herausforderung stellt sich qtlabs zudem mit einem verstärkten Fokus auf Consulting.

qtlabs bald Unicorn?

“Es ist unser unbedingter Wille, in Österreich eine Wertschöpfung zu erreichen, sodass wir hier hunderte von Arbeitsplätzen bieten können”, beschreibt Rupert Ursin seine Unternehmensziele. Dabei zeigt er sich zuversichtlich, dass qtlabs eine realistische Chance habe, Unicorn zu werden. Dies würde allerdings davon abhängen, ob der Standort Österreich zukünftig mehr Unterstützung erhält und ausreichend Fachkräfte gefunden werden können. Dafür braucht es unter anderem den Ausbau und die nötige Weiterbildung an Universitäten. Aktuell könne qtlabs den Nachschub aus Österreich nicht decken und sucht daher auch im EU-Ausland nach neuen Teammitgliedern.

Dieser Fokus auf europäische Angestellte hänge bei qtlabs mit dem Fachgebiet zusammen. Da sie mitunter dabei sind, im Auftrag der Europäischen Kommission die Sicherheitsinfrastruktur von Europa zu designen und herzustellen, gebe es eine genaue Eingrenzung bei der Auswahl der Mitarbeiter:innen-Herkunft. “Wir reden hier über Kryptografie. Man kann kein Kryptografiegerät mit russischen oder US-amerikanischen Mitarbeitern verkaufen. Das ist augenscheinlich, warum das nicht geht”, meint Ursin dazu. Als anderes Beispiel nennt der Co-Founder das US-amerikanische Raumfahrtunternehmen SpaceX, welches ausschließlich US-amerikanische Mitarbeiter:innen einstellt.

Österreich als Vorreiter in der Quantenoptik

Die Quantenoptik und die Quantentechnologie beschreibt Rupert Ursin nicht nur als europäische Domäne: “Wir Österreicher waren hier aus irgendeinem Grund, den ich nie verstanden habe, immer sehr weit vorne. Eine mögliche Erklärung wäre, dass Quantenphysiker wie Peter Zoller oder der Nobelpreisträger Anton Zeilinger repräsentativ für Österreich eine Vorreiterrolle einnahmen”.

Besonders dem Standort Wien schreibt der qtlabs-Gründer eine internationale Bedeutung zu. Für ihn gibt es auf der Welt kaum einen Ort, der eine so große Dichte an Quantenphysiker:innen aufweist. “Und jetzt kommt es darauf an, ob wir das irgendwie in der Wertschöpfung und bei den Arbeitsplätzen umsetzen können. Da geht es wiederum ein bisschen österreichischer zu”, meint er.

Ursin bemängelt, dass in der Quantentechnologie noch keine Industriepolitik gemacht werde – ganz zu schweigen von der Problematik des Venture Capitals. Die Erfahrungen der Coronapandemie und welche Unterstützung Seilbahnunternehmen in dieser Zeit erhalten haben, würden allerdings beweisen, dass das Geld und die Möglichkeiten da sind. “Hätte man gesagt ‘Liebe Seilbahnunternehmen, ihr bekommt jetzt einen Gratis-Schreibtisch’, dann hätte sich nie ein Wintersporttourismus und eine Milliarden-Industrie entwickelt”, so der Co-Founder. Dies möchte der Gründer nicht zuletzt auch im Impact Hub Vienna am 20. März 2023 erläutern, wo er als einer der Expertinnen und Experten über Quantentechnologie am Standort Wien sprechen wird.

Um hierzulande von der erfolgreichen und teuren Züchtung der Quantenoptikforschung der letzten 30 Jahre weiterhin zu profitieren, müsse man jetzt mutigen Schrittes vorangehen und eine entsprechende Wirtschaftsleistung herausziehen, betont er. Aktuell erkennt Ursin noch deutlich zu wenig Unterstützung. Die Seilbahn-Erfahrungen hätten jedoch bewiesen, dass Österreich durchaus in der Lage ist, echte Industriepolitik zu machen. Das wünscht er sich jetzt auch für seine Branche. “Sonst bleiben wir ein Tourismusland”, so Ursin.

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Christian Mentin, Head of Research Unit System-Level Integration Technologies bei Silicon Austria Labs | (c) Peter Drechsler / SAL

Das österreichische Forschungszentrum Silicon Austria Labs (SAL) hat nach eigenen Angaben das weltweit dünnste bidirektionale 11-Kilowatt-Bordladegerät für Elektroautos entwickelt. Die sogenannte „Tiny Power Box 2.0“ ist nur fünf Zentimeter hoch und soll Autoherstellern neue Möglichkeiten beim Einbau bieten. Entwickelt wurde der Prototyp von Forschungsteams in Villach und Graz gemeinsam mit den Industriepartnern Infineon, AVL, TDK, Fronius und MetaSystem. Das Forschungsprojekt hatte ein Volumen von 7,2 Millionen Euro.

Laden und Strom zurückspeisen

Jedes Elektroauto verfügt über einen sogenannten On-Board-Charger. Dieser wandelt den Wechselstrom aus der Steckdose oder Wallbox in Gleichstrom um, den die Fahrzeugbatterie speichern kann. Die Tiny Power Box 2.0 übernimmt dabei gleich drei Funktionen: Sie lädt die Batterie mit bis zu elf Kilowatt, kann Strom aus dem Fahrzeug zurück ins Haus oder öffentliche Netz speisen und versorgt über einen integrierten Wandler auch das 12-Volt-Bordnetz. Darüber werden unter anderem Beleuchtung, Steuergeräte und Infotainment betrieben. Dafür ist bislang häufig ein separates Bauteil notwendig.

Durch die bidirektionale Funktion könnte ein geparktes Elektroauto künftig auch als Stromspeicher dienen. Beispielsweise ließe sich tagsüber erzeugter Solarstrom in der Fahrzeugbatterie speichern und bei Bedarf wieder im Haushalt nutzen.

Mehr Leistung auf weniger Raum

Die größte Herausforderung bei der Entwicklung sei die Wärme gewesen, die beim Umwandeln des Stroms entsteht, heißt es von SAL. Je kompakter das Ladegerät, desto schwieriger wird es, diese abzuführen.

„Bei 50 Millimetern Bauhöhe liegt die eigentliche Herausforderung in der Wärmeentwicklung, die auf sehr kleinem Raum abgeführt werden muss. Wir haben Kühlung, magnetische Komponenten und Isolation deshalb in kombinierten Designprozessen als ein gemeinsames Gesamtsystem simuliert und entwickelt. Nur so lassen sich 11 Kilowatt bidirektional auf engstem Bauraum umsetzen“, erklärt Christian Mentin, Head of Research Unit System-Level Integration Technologies bei Silicon Austria Labs.

Die Entwicklung baut auf einem Vorgängerprojekt aus dem Jahr 2022 auf. Damals hatte SAL bereits ein kompaktes Ladegerät mit sieben Kilowatt Leistung entwickelt. Die neue Generation erreicht elf Kilowatt und kommt dabei mit einer deutlich geringeren Bauhöhe aus.

Forschungsergebnisse für weitere Anwendungen

Nach dreieinhalb Jahren Forschung liegt die Tiny Power Box 2.0 nun als Prototyp vor. Mit fast allen beteiligten Industriepartnern laufen bereits Folgeprojekte. Dabei sollen die entwickelten Technologien auch in anderen Bereichen zum Einsatz kommen, etwa in der Ladeinfrastruktur für Elektromobilität, in industriellen Gleichstromnetzen oder bei der Stromversorgung von Rechenzentren.

Ob und wann die Tiny Power Box 2.0 selbst in Serienfahrzeugen eingesetzt werden könnte, ist derzeit offen. Interesse gibt es laut SAL aber bereits von europäischen und internationalen Autoherstellern.

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