Mikroelektronik

Bosch: Quantentechnologien – Bosch will mit Sensoren zukünftig eine führende Position einnehmen

5. Oktober 2023. Quantentechnologien haben großes Potenzial, sind heute jedoch weitgehend noch Zukunftsmusik. Bosch forscht seit zehn Jahren in diesem Feld und will bereits in den kommenden zwei Jahren mit ersten Pilot-Kunden aus den Bereichen Medizin und Mobilität an konkreten Anwendungen arbeiten. Damit beschäftigen sich derzeit rund 30 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Anfang 2022 gegründeten Start-ups Bosch Quantum Sensing. Das globale Marktpotenzial von Anwendungen für Medizin und Mobilität schätzt Bosch zur Mitte der kommenden Dekade auf einen mittleren einstelligen Milliardenbetrag jährlich. Allein das Zukunftsthema Brain-Computer Interface (BCI), ein mögliches Anwendungsfeld für Quantensensoren, wird sich demnach langfristig auf jährlich über fünf Milliarden US-Dollar belaufen.

Langfristiges Ziel ist die weitere Miniaturisierung bis hin zur Integration auf einem Chip. Foto: Bosch

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Halbleiter·Mobilität·Nanoelektronik·Quantencomputing·Sensorik

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Ein Beispiel hierfür sind Sensoren, die künftig Nervenimpulse erfassen, um medizinische Prothesen zu steuern und so die Lebensqualität der Betroffenen erhöhen. „In der Medizin schaffen wir mit Quantensensoren Technik fürs Leben ganz im Sinne unseres Leitmotivs. Bis zum Ende der Dekade möchten wir mit unserer Technologie eine führende Position einnehmen“, sagt Dr. Stefan Hartung, Vorsitzender der Bosch-Geschäftsführung.

Kleiner kann keiner: Bosch führend bei der Miniaturisierung

Wenn es um die Größe geht, spielt das Technologieunternehmen heute schon ganz vorne mit: Der Bosch-Sensorprototyp ist der kleinste, den es mit dieser Messgenauigkeit derzeit gibt. Er ist in etwa so groß wie ein Handy. Der kompakte Aufbau bringt überall dort, wo beengte Platzverhältnisse herrschen, erhebliche Vorteile – etwa bei der industriellen Anwendung in Fahrzeugen, im Flugzeug oder auch in der Notaufnahme eines Krankenhauses. Je kleiner der Sensor, desto größer die sich daraus ergebenden Pluspunkte: Kleinere Sensoren sind portabel, günstiger in der Produktion und daher besser skalierbar. „Unser Ziel ist es, Quantensensoren so weit zu miniaturisieren, dass sie sich auf einem Chip integrieren lassen“, sagt Dr. Katrin Kobe, die bei Bosch Quantum Sensing für die Kommerzialisierung der Sensoren zuständig ist. Dies ermöglicht perspektivisch zusätzliche Sensor-Anwendungen.

Quantensensoren können künftig Leben retten

In der Medizin könnten Quantensensoren von Bosch in Zukunft dazu beitragen, Menschenleben zu retten: Sie messen das natürliche Magnetfeld des Herzens, ermöglichen unkomplizierte Messungen über einen längeren Zeitraum und liefern dadurch weit mehr Daten als heutige Elektrokardiographen (EKGs). Ein EKG wird direkt auf der Haut angebracht. Verrutschen die Elektroden, führt das zu Messungenauigkeiten, zudem kostet das Anbringen im Notfall wertvolle Zeit. Quantensensoren dagegen lassen sich etwa in Kleidungsstücke oder Matratzen einarbeiten. Das beschleunigt die Diagnose in der Notaufnahme und ermöglicht die einfache und präzise Überwachung auch zuhause. Die kontaktlose Früherkennung von Vorhofflimmern, einer der Ursachen für lebensgefährliche Schlaganfälle, Herzversagen und Demenz rückt damit erstmals in greifbare Nähe. Eine frühzeitige Diagnose mithilfe von Quantensensoren könnte so im besten Fall dazu führen, einen tödlichen Schlaganfall zu verhindern.

Hochpräzise Navigation: in der Luft, auf der Straße, zu Wasser

Neben der Medizintechnik könnten Quantensensoren auch in der Mobilität zum Einsatz kommen. Ein Beispiel ist die Navigation. Während ein Global Positioning System (GPS) störungsanfällig ist, messen Quantensensoren das unveränderliche Erdmagnetfeld und sind somit resistent gegenüber äußeren Einflüssen. In der Luft, auf der Straße und zu Wasser ermöglichen sie eine hochpräzise Navigation. Daneben könnten Quantensensoren auch in der Elektromobilität erheblichen Mehrwert bieten. Dort könnten sie in Zukunft eingesetzt werden, um das Magnetfeld des elektrischen Stromes exakt zu messen und so den genauen Ladestand der Batterie zu ermitteln. Dies würde die Bestimmung der restlichen Reichweite zuverlässiger machen, Fahrten ließen sich dadurch besser planen.

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