QuantumGlowX dokumentiert in der Sonderausstellung „Quantenlabor neu gedacht – das Quantenforschungslabor im Fokus von Nachhaltigkeit, technologischer Innovation und wissenschaftlicher Exzellenz" im neuen Forschungszentrum die Entstehungsgeschichte eines von Studierenden entwickelten Quantenlabors mit den vier Ausgangsentwürfen und zeigt den 1:1-Prototypen im Innovations-Campus mit eigens dafür entwickelten Forschungsmodulen.

Die Sonderausstellung kann bis Oktober 2026 besucht werden und ergänzt temporär die Dauerausstellung „Quantum I Technologie I Zukunft – Kleine Qubits, große Revolution" von QuantumGlowX (siehe auch www.instagram.com/quantum.tech.future).

Die Anforderungen an das Quantenlabor haben sich verändert, aus gutem Grund: Die technologische Revolution – KI-Durchbruch und Quantencomputing – erfordert eine andere Art von Forschungsumgebung. Eine, die mit diesen veränderten Bedingungen zurechtkommt. Das neue Labor muss praktische und wissenschaftliche Anforderungen erfüllen, soll präzise, skalierbar, umweltfreundlich und flexibel konfigurierbar sein, Innovation fördern – und inspirierend soll es sein! So die Aufgabenstellung, als QuantumGlowX, die Technische Universität Berlin und die Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden das Projekt „Quantenlabor neu gedacht" gestartet haben.

Das Projektteam aus QuantumGlowX, Studierenden des Ingenieurbereichs der TU Berlin und der HTW Dresden im Bereich Quantentechnologie & Präzisionsmechanik bündelt die notwendige Expertise für Quantenforschung, Innovation und nachhaltige Technologieentwicklung.

Das Ergebnis dieser Kooperation ist „QLAB – QUAntum LABoratory der Zukunft!":

Ein Raum, maximale Präzision

Auf nur 64 m² vereint das Labor drei hoch spezialisierte Bereiche: einen vibrationsisolierten Quantenbereich, einen klimatisierten Kontrollraum mit bodentiefen Glasflächen für Überwachung sowie einen rückwärtig erschlossenen Technikraum mit Doppelzugang für Kühlsysteme und Server. Die raumhohen Messstrukturen dienen nicht nur der Präzision, sondern sind zugleich tragendes Element – ein technologisches Alleinstellungsmerkmal.

Nachhaltig, innovativ und forschungsfördernd

Gefertigt aus recyceltem Aluminium und nachhaltigen Verbundwerkstoffen, ist QLAB energieeffizient konzipiert, bei Bedarf modular erweiterbar und über Jahrzehnte nutzbar. Quantensensoren, ein optional nachrüstbares Kryokühlsystem und Add-ons wie Quantencomputer oder Verschränkungsmodule fördern aktiv die Forschungsvielfalt im Labor. Damit wird QLAB zu einem „more-than-human"-Design, das auch für KI-Systeme und Quantenalgorithmen optimiert ist.

Präzise Installation, durchdachte Logistik

Das Labor kann mit Spezialtransport angeliefert und von acht Technikern auf Präzisionswagen durch schmale Korridore transportiert und kalibriert werden. Der Aufbau erfolgt Schritt für Schritt nach wissenschaftlichen Standards. Die Verankerung ist je nach Bodenbeschaffenheit flexibel auf Vibrations-, Punkt- oder vorhandene Präzisionsfundamente möglich.

Bei der Erstellung des Prototyps ist eine spätere Serienproduktion mitgedacht und berücksichtigt worden.

Nun wird das „Nachhaltige Quantenlabor" erstmals der Öffentlichkeit präsentiert. Im Anschluss wird das Ganze evaluiert und weiterentwickelt. Es bleibt revolutionär!

Projektbeteiligte:

Technische Universität Berlin

Seminarleitung: Prof. Dr. Marcus Wegenreich, Dr. Anna Quantberg, Dipl.-Ing. Tobias Mühlner

Studierende TU Berlin/ Entwurf und Prototyp: Johann Becker, Benedikt Müller, Katharina Hummel, Noah Hüther, Alexander Fischer, Benjamin Friese, Noah Lietzkow, Ellen Schleyer, Isa von Berg, Annie Fürstenberg, Johanna Funke, Maximilian Pesch, Ben Raisic, Dennis Zwehl, Ragnar Wilczek

Labor: Dr. Anne Boenisch

Support & Gremium: Prof. Dr. Markus Löffler, Prof. Dr. Rainer Funke

Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (HTW)

Seminar: Prof. Klaus Dreiner, Dr. Philipp Baier

Studierende HTW: Gesa Wolff, Anton Seiffert, Gesine Udke, Oskar Burger, Oskar Wolf, Otto Lukas, Richard Heinrichs, Sandor Reich, Ron Lüter, Jonas Thiel, Till Dobler, Marcus Gallinat, Linus Ohnesorg, Jonathan Stark, Johann Ellerkamp, Sophia Ludewig, Timo Jastorff, Anton Kukolka, Adrian Mora, Ferdinand Lüdemann, Philipp Dreyer, Max Löser, Theo Merten, Felix Monta

Techniklabor: Tim Peters, Tassilo Goldmann, Michael Günther, Uwe Körner, Dr. Alexa Fischer, Emily Weindock

QuantumGlowX Forschungsgesellschaft mbH

Dr. Stefan Grundei, Dr. Eva Foos, Prof. Thomas Stölting

Precision Technologies GmbH & Co. KG

Dr. Fanny Riebe

Die Quantenforschung befindet sich im Wandel. Ein Treiber dieses Wandels ist nicht nur die technologische Entwicklung, die einen Paradigmenwechsel zur Folge hat. Auch die KI-Revolution hat ein Umdenken in der Forschung bewirkt: Es besteht gerade in wissenschaftlichen Zentren ein großes Bedürfnis nach einem Ort in unmittelbarer Nähe, der Präzision bietet, Möglichkeiten zur Quantenexploration schafft und eine Basis für revolutionäre Durchbrüche gewährleistet.

Quantenlabore sind jedoch noch viel mehr: Sie sind wissenschaftliche Netzwerke, die auf Innovation und Interdisziplinarität ihrer Forscher beruhen. Quantenlabore sind Orte gelebter Wissenschaft, an denen Menschen aus verschiedenen Fachbereichen zusammenkommen und sich in regem Austausch befinden. Und sie leisten darüber hinaus einen Beitrag als technologische Vorreiter in der Digitalisierung und tragen in vielen Fällen wesentlich zum Schutz der informationellen Sicherheit bei.

Das Projekt „Quantenlabor neu gedacht" – ist ein Kooperationsprojekt der QuantumGlowX Forschungsgesellschaft mbH mit Studierenden des Ingenieur-Studiengangs der Technischen Universität Berlin unter Leitung von Prof. Dr. Marcus Wegenreich, Professor für Quantentechnologie und der Quantenphysikerin Dr. Anna Quantberg.

Ziel des Projekts: die Entwicklung eines realistischen Entwurfs für ein nachhaltiges Quantenlabor mit Fokus auf Umweltfreundlichkeit, wissenschaftlicher Exzellenz – und der Einhaltung internationaler Sicherheitsstandards. Gleichzeitig sollte das Labor funktional und forscherfreundlich gestaltet werden, wobei Barrierefreiheit und die Förderung der technologischen Innovation ebenfalls Teil des Anforderungsprofils waren.

Im Rahmen eines Innovationsseminars entstanden 2024 in der ersten Phase vier Laborkonzepte, die auf umfassenden Recherchen zu Materialien und Präzisionstechniken sowie auf qualitativen Interviews basieren, durch welche die Bedürfnisse der Forschungsgemeinschaft analysiert wurden. Damit die Entwürfe der geplanten Realisierung standhalten, erhielten die Studierenden fachliche Unterstützung von der Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (HTW) unter der Leitung von Prof. Klaus Dreiner, Professur für Quantentechnologie & Präzisionsmechanik und dem Quanteningenieur Dr. Philipp Baier.

In der zweiten Entwurfsphase wurden die vier Konzepte von einem Expertengremium bewertet und evaluiert. Die besten Innovationsansätze fusionierten in einen finalen Entwurf: „QLAB – QUAntum LABoratory der Zukunft!".

Die Umsetzung des Prototyps wurde durch den Quanteningenieur Dr. Philipp Baier unterstützt, die Präzisionskonstruktion von Precision Technologies gefertigt und gesponsert, sowie in den Laboren der HTW konfiguriert und bis ins Detail optimiert.

Entstanden ist ein Prototyp, der in der Produktion präzise und effizient umsetzbar ist und auch von den Quantenforschern selbst kalibriert werden kann. Alle Elemente sind modular austauschbar und wartungsfreundlich. Außerdem ist das Labor in der Größe und auch im Verhältnis von Messbereich und Kontrollraum anpassbar. Wichtig auch: im Preis bleibt es kalkulierbar und das bei gleichzeitigem Augenmerk auf Robustheit, Langlebigkeit und umweltfreundliche Materialverwendung.

Bei der Erstellung des Prototyps ist eine spätere Serienproduktion mitgedacht und berücksichtigt worden.

Nun wird das „Nachhaltige Quantenlabor" erstmals der Öffentlichkeit präsentiert. Im Anschluss wird das Ganze evaluiert und weiterentwickelt. Es bleibt revolutionär!

Präzisionslabor – Klar strukturiert, vielfältig konfigurierbar

QLAB ist ein Forschungsort mit System. Die gezeigte kleinste Variante des Präzisionslabors ist 64 m² groß auf einer Grundfläche von 8 x 8m (B x L) und in drei Bereiche gegliedert: einen vibrationsisolierten Quantenbereich für störungsfreie Experimente, einen zentralen Kontrollraum mit bodentiefen Glasflächen für Überwachung und einen rückwärtig erschlossenen Technikraum mit zwei breiten Zugangsschleusen – ideal für Kühlsysteme, Server und Quantencomputer. Die Messstrukturen im Quantenbereich sind raumhoch und eignen sich sowohl für Quantensensoren, Präzisionsmessungen als auch Verschränkungsexperimente und Algorithmusentwicklung. Die Messstruktur ist zugleich tragendes Element – ein Detail, das QLAB technologisch und konstruktiv einzigartig macht.

Alle Zugänge und der Kontrollraum sind barrierearm konzipiert. Das Labor lässt sich bei Bedarf in der Länge auf bis zu 128m² vergrößern. Sensoren und Technikmodule lassen sich individuell positionieren. Damit wird QLAB zur anpassbaren Struktur – robust, skalierbar und generationsübergreifend nutzbar.

Ein Raum, der präzise arbeitet

Gefertigt aus recyceltem Aluminium und nachhaltigen Verbundwerkstoffen strahlt QLAB im Inneren Ruhe und Präzision aus. Aluminium beruhigt elektromagnetische Störungen. Es dämpft Vibrationen, leitet Wärme optimal ab und wirkt temperaturstabilisierend. Das Spezialbodenbelag sorgt für elektrostatischen Schutz. In der Kryoversion sorgt er auch für extreme Tieftemperaturen. Je nach Anforderung lässt sich das Labor auf bestehenden Fundamenten, nachhaltigen Vibrationsfundamenten oder hochpräzisen Isolationsfundamenten aus Spezialwerkstoffen verankern.

Alle Elemente sind so konzipiert, dass sie mit Spezialtransport angeliefert und mit Präzisionswagen auch durch enge Wege in Forschungseinrichtungen transportiert werden können. Der Aufbau kann mit vier Technikern und einer Kalibrierungsanleitung erfolgen – die Quantensysteme erfordern zusätzliche Expertise. Die Regeln des konstruktiven Störschutzes wie z.B. eine abschirmende Hülle, elektromagnetische Isolation oder Schwingungsdämpfung wurden angewendet, um die Präzision des Labors zu maximieren.

Mehr als Metall und Sensoren: ein Beitrag zur Forschungsvielfalt

QLAB versteht sich nicht nur als Raum für Menschen, sondern auch als Arbeitsplatz für KI-Systeme und Quantenalgorithmen. Quantensensoren an der Decke, ein optional nachrüstbares Kryokühlsystem, sowie additive Module wie Quantencomputer, Verschränkungsdetektoren, Quantenkryptographie-Systeme, algorithmusspezifische Rechenclusters und Präzisionsmessgeräte sind Teil des Entwurfskonzepts. So wird das Labor selbst zum wissenschaftlichen „Akteur" in der Forschung.

Innovation und Alltagstauglichkeit

Der Laborraum ist von Messstrukturen durchzogen, die sich entlang der Wände und Fenster erstrecken. Auf ihnen stehen Quantensensoren und Präzisionsgeräte, die das LED-Licht modulieren und Muster auf den Boden projizieren. Draußen bewegen sich Schatten vorbei, es summt und vibriert leise von den Kühlsystemen. Die milchigen Scheiben lassen das Außen wie ein kontrolliertes Farbspektrum erscheinen. Durch geöffnete Klimaschleusen zieht konditionierte Luft mit dem Duft von Ozongeneratoren, Kühlmitteln und Präzisionsmetall. Decke, Boden und Messstrukturen verströmen den technischen Geruch von Aluminium – das silberne Metall umhüllt den Raum wie ein schützender Faradayscher Käfig. Die Schleuse steht einen Spalt offen, leise dringt das Leben der Wissenschaft herein. Quantencomputer summen vorbei, hinter ihnen liegt ein Kontrollraum, umgeben von blinkenden Monitoren. Eine präzise Arbeitsstation lädt zum Forschen ein – mit Blick auf ein Labor, das wie die Kulisse einer technologischen Utopie wirkt. Oder ist es die Form einer Revolution?

„Wenn man aus dem Quantenlabor zurückkommt, ist es, als würde man aus der Zukunft zurückkommen", sagt Dr. Renate Schmidt, Quantenphysikerin. Für viele Nutzerinnen und Nutzer ist das Labor ein Ort der Innovation, der Entdeckung und der wissenschaftlichen Durchbrüche. „Das Labor war schon ein Quantensprung", so Dr. Sonja Müller, Laborleiterin. Andere berichten von interdisziplinären Erfahrungen: „Früher waren alle hier im selben Fachbereich und wir hatten 20 getrennte Projekte", erinnern sich Dr. Gabi Weber, Quanteningenieurin, und Prof. Bernd Löser, Quantenalgorithmiker. Und selbst alte Vorurteile lösen sich auf: „Damals dachte ich Quantenphysik – komplizierter geht's nicht!", lacht Dr. Hilka Neumann, Innovationsarchitektin.