NFS "Quantenphotonik" (2001-2013)
NFS-Leiter: Prof. Marc Ilegems (2001-2005), Benoît Deveaud (2005 - 2013)
Heiminstitution: EPF Lausanne
Inhalt der Forschung und wichtigste Resultate
Der NFS Quantenphotonik war ein schweizerisches Netzwerk von Forschenden, die sich mit verschiedensten Aspekten der Quantenphotonik befassten. Die Doppelnatur des Lichts (Teilchen und Welle) ermöglicht es, das ganze Lichtspektrum auf mannigfaltige Weise für technische Anwendungen zu nutzen. Grundlagenorientierte und anwendungsnahe Forschungsprojekte untersuchen die unterschiedlichen Arten, wie Licht für eine spezifische Funktion genutzt werden kann. Licht kann erzeugt, ausgesendet, übertragen, moduliert, geschaltet, detektiert und gemessen werden.
Die Gruppe von Nicolas Gisin an der Universität Genf hat entscheidende Fortschritte auf dem Gebiet der quantenbasierten sicheren Kommunikation (Quantenkryptographie). Die enge Zusammenarbeit mit dem Team von Hugo Zbinden und dem Start-up-Unternehmen ID-Quantique erlaubte, die Forschungsresultate in realen Anwendungen umzusetzen, z.B. bei der quantengesicherten Übermittlung der Genfer Wahlresultate über das Netz der Swisscom. Die Gruppe von Tobias Kippenberg ist an der Spitze des neuen Gebiets Quanten-Optomechanik, die Quanten-Interaktion des Lichts mit einem mechanischen Oszillator. Die Gruppe von Jérôme Faist lieferte im Laufe der 12 Jahre dieses NFS laufend neue Resultate ihrer Quantenkaskadenlaser. Die Fortschritte bei der Entwicklung eines QCL bei Raumtemperatur wurden an die Start-up-Firma AlpesLasers übertragen. Der Gruppe von Benoît Deveaud gelang die erste Demonstration der Bose Einstein Kondensation im festen Zustand mit Cavity-Polaritonen, einer neuen Art von Quasiteilchen in Festkörpern. Sie trug auch sehr aktiv zum Nachweis der superflüssigen Natur der Polaritonkondensate bei.
Übersicht NFS-Projekte und beteiligte Forschungsgruppen (englisch, PDF, 36 KB) (PDF)
Finanzierung
Der SNF unterstützte den NFS Quantenphotonik mit 45.4 Mio. CHF. Zusätzlich investierte die Heiminstitution EPF Lausanne 23.4 Mio. CHF. Rund 38% des NFS-Budgets trugen die beteiligten Forschergruppen und Institute bei.
Finanzierung 2001 - 2013
Finanzquellen (CHF)
2001-2004
2005-2008
2009-2012
2001-2013
%
SNF-Beitrag
18'039'327
16'391'457
10'928'062
45'358'846
34,4
Eigenleistung der EPF Lausanne
7'743'384
8'167'280
7'469'113
23'379'777
17,8
Gelder der beteiligten Forschungsgruppen
14'503'511
21'500'768
13'826'632
49'830'911
37,8
Drittmittelfinanzierung
1'791'879
8'304'314
3'006'741
13'102'934
10,0
Total
42'078'101
54'363'819
35'230'548
131'672'468
100,0
Internationale Stellung der Schweizer Forschung
Vielen Projekten des NFS Quantenphotonik gelang es, den Anschluss an die internationale Forschungsspitze zu erlangen. Ein Indikator dafür ist die Tatsache, dass fünf der Projektleiter einen ERC-Grant erhielten.
Publikationen
Typ
Anzahl
Artikel in wissenschaftlichen Zeitschriften (mit Peer Review)
1956
Artikel in wissenschaftlichen Zeitschriften (ohne Peer Review)
55
Artikel in Sammelbänden
199
Bücher
34
Berichte
14
Total
2258
Strukturelle Entwicklung - Ausblick auf das Forschungsfeld
Im NFS Quantenphotonik wurden grosse Investitionen in die Forschungsanlagen getätigt. Ein koordiniertes Netzwerk organisierte neue Anschaffungen und schuf Synergien, um die Einrichtungen auf den neusten Stand der Photonik-Technologien zu bringen.
Strukturmassnahmen
Anzahl geschaffene Professuren
5 neue Vollprofessuren4 neue Assistenzprofessuren2 Nachfolgeregelungen (d.h. emeritierte Professoren durch neue, am NFS beteiligte Professoren ersetzt)
Junior Group Leaders (beteiligte Nachwuchsforschende)
2 Junior Group Leaders
Infrastrukturen / Plattformen
Einrichtung des neuen "Condensed Matter Institute" an der EPFL, aus dem früheren "Quantum Electronics Institute" hervorgehendFIRST nanolab an der ETHZIPMC clean room facilities an der EPFLGrowth machines facility an der EPFLCathodoluminescence facility an der EPFLDas gesamte Tech-transfer-Knowhow des NFS wurde an das Nationale Thematische Netzwerk Swissphotonics übergeführt.
NFS-Netzwerk
Universität Zürich, ETH Zürich, Universität Freiburg, EPF Lausanne, Universität Bern, Universität Basel, Universität Genf, Universität Lausanne
Transfer von Wissen und Technologien in Wirtschaft und Gesellschaft
Der Technologietransfer war ein ständiges Anliegen des NFS Quantenphotonik. Er erfolgte zum Beispiel mit der Gründung von Start-up-Unternehmen, in welche geeignete Aktivitäten der beteiligten Forschergruppen ausgelagert wurden. Der NFS führte auch interne Ausschreibungen für TT-Aktivitäten durch, in deren Rahmen für die vielversprechendsten Ideen 100'000 CHF zur Verfügung gestellt wurden. Als Voraussetzung mussten diese Transfer-Projekte einen Industriepartner an Bord haben; dabei handelte es sich mehrheitlich um Start-ups und KMUs. Viele dieser Projekte waren sehr erfolgreich. Mit ID-Quantique beispielsweise organisierte der NFS die weltweit erste Quantenschlüsselverteilung über ein herkömmliches Telekom-Netzwerk. Ein anderes Beispiel ist der Fall Attolight, ein Start-up-Unternehmen, welches das erste System für Pikosekunden-Kathodoluminszenz auf den Markt brachte. Attolight entwickelte sich zu einer erfolgreichen Firma für neuartige Kathodolumineszenz-Systeme, welche grosses Potential für den Markt für Solarzellen und Hochleistungsgeräte bergen.
Wissens- und Technologietransfer
Typ
Anzahl
Eingereichte Patente
36
Lizenzen
2
Start-up-Firmen
7
Prototypen, Demonstratoren
13
Prozesse, Produkte
0
KTI-Projekte
12
Nachwuchsförderung und Förderung der Frauen in der Wissenschaft
Der NFS Quantenphotonik war sehr aktiv in der Nachwuchsförderung und Frauenförderung. Einige Beispiele aus einer lange Liste: Ursula Keller, ehemalige Projektleiterin im NFS QP, wurde anschliessend Leiterin des neuen NFS MUST. Nicolas Grandjean und Tobias Kippenberg, die im Rahmen des NFS QP als Assistenzprofessoren angestellt wurden, sind inzwischen an der EPFL zu Full Professors ernannt worden. Rachel Grange, NFS-Doktorandin an der ETHZ, machte ihr Postdoc an der EPFL und ist nun Professorin an der Friedrich-Schiller-Universität in Jena (Deutschland).
106 Dissertationen von NFS-Doktorierenden waren beim Abschluss des Programms abgeschlossen; 26 waren zu diesem Zeitpunkt noch in Arbeit.