• Verbesserung der PIC-Leistung, z. B. ultraniedrige Verluste, ultraniedrige Laserlinienbreite, Modulatoren und Schalter mit ultrahohem Extinktionsverhältnis, Erweiterung des Spektrums und der optischen Leistung, optische Kopplungsschnittstellen, Packaging.
• Integration spezifischer Quantenfunktionen in PIC-Plattformen, z. B. Erzeugung von Einzelphotonen und verschränkten Photonenpaaren, Detektion von Einzelphotonen und Photonenzahl, Quantenspeicherelemente, Quantenprozessoren.
• Multitechnologie-Integration, z. B. Einbau von Ionen-/Atomfallen und entsprechender Steuerelektronik, supraleitenden Detektoren, nichtlinearen Elementen, Integration der photonischen Auslesung in Quantencomputer und -sensoren, die andere Technologien (z. B. elektronische, spintronische) verwenden, relevante passive und aktive lineare optische Elemente (z. B. Modulatoren, Shifter, Schalter usw.), um eine Strategie für das modulare QPIC-Design zu unterstreichen.
• Entwicklung von PICs, die bei kryogenen Temperaturen betrieben werden können, mit geringer Verlustleistung und optimierter Leistung im Zusammenhang mit der Betriebsumgebung.
• Entwicklung der vielversprechendsten Methoden für die QPIC-Fertigung in monolithischen, hybriden oder heterogenen Integrationstechniken für verschiedene Funktionalitäten zusammen mit einer Identifizierung der vorteilhaftesten Plattformmaterialien (z. B. abgeleitet von "klassischen" PIC-Technologien wie Si, SiO2, Si3N4, InP, LiNbO3, Si auf Isolator, LiNbO3 auf Isolator, Al2O3, AlN, Hybridplattformen usw. usw.).
• Zusammenbau und Verpackung von PICs unter Berücksichtigung der besonderen Herausforderungen von Quantensystemen (Umwelt, Temperatur, Stabilität, Anforderungen an sichtbare und ultraviolette Wellenlängen, Vakuumintegration) und gegebenenfalls unter Einbeziehung ergänzender und ergänzender Technologien (z. B. Mikroelektronik)
• Miniaturisierung von bisher nicht skalierbaren quantenphotonischen Systemen durch ihre Implementierung in PIC-Form.

In den Vorschlägen sollten Anwendungen in den Bereichen Quantensensorik, -kommunikation, -berechnung und -simulation genannt werden. Die Vorschläge sollten die entwickelten Quanten-PIC-Technologien im Zusammenhang mit diesen spezifischen Anwendungen durch Versuche auf Systemebene in einem repräsentativen Labor oder in einer betrieblichen Umgebung testen und bewerten.

Diese Technologien sollten so entwickelt werden, dass eine skalierbare Fertigung möglich ist. Die Vorschläge sollten sich mit der Strategie für die Verwaltung des geistigen Eigentums und der Zusammenarbeit mit der europäischen Industrie und den KMU befassen, insbesondere im Zusammenhang mit dem Aufbau entsprechender industrieller Fertigungskapazitäten in Europa.

Die Zusammenarbeit mit der Quanten-Flaggschiff-Initiative und der Photonik-Partnerschaft ist von entscheidender Bedeutung, um das Wissen und die Erfahrung im Bereich der Photonentechnologien und der Quantenwissenschaft zusammenzuführen.

Bei diesem Thema ist die Einbeziehung der Geschlechterdimension (Geschlechts- und Gender-Analyse) in die Forschungs- und Innovationsinhalte nicht zwingend erforderlich.

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Photonische integrierte Schaltungen (PIC) auf der einen Seite und die Quantenwissenschaft auf der anderen Seite sind die Bausteine für die Entwicklung von Quanten-PIC (QPIC)-Geräten für Quanteninformationsverarbeitung, -berechnung und -simulation, Kommunikation, Sensorik und Metrologie. Photonenbasierte Ansätze können die große Herausforderung der Implementierung von Quantenprozessen in öffentlichen Infrastrukturen, anspruchsvollen Industrieanwendungen und kompakten Alltagsgeräten und -produkten bewältigen.

Die QPIC-Technologie verfügt über ein großes Potenzial für verschiedene Anwendungsbereiche, insbesondere, aber nicht nur, für das Gesundheitswesen, die Kommunikation, die Umwelt und die Sicherheit, und hat daher eine hohe strategische Bedeutung und große Auswirkungen auf die europäische Wirtschaft.

Um QPICs zu realisieren, müssen jedoch in der gesamten Wertschöpfungskette Forschungsherausforderungen bewältigt werden, angefangen bei den Werkstoffen, dem Schaltungsentwurf (einschließlich der Unterstützung durch EDA-Werkzeuge), den Herstellungsverfahren und technologischen Plattformen bis hin zur Realisierung und Validierung zuverlässiger und robuster Demonstratoren und Prototypen sowie deren Integration und Verpackung. Außerdem sind Quantensysteme in der Regel groß, komplex und kostspielig, was ihre Skalierbarkeit behindert, und können daher nicht direkt in Produkten eingesetzt werden.

Die QPIC-Technologie kann diese Probleme angehen und den Weg für kompakte, leistungsstarke, zuverlässige und kostengünstige Komponenten ebnen, die die Einführung der Quantentechnologie auf dem Markt ermöglichen.

Erwartetes Ergebnis:

• Verbesserung der bestehenden PIC-Technologien in Bezug auf Leistung, Funktionalität, Effizienz und Zuverlässigkeit des Herstellungsprozesses, Integration und Verpackung auf eine Weise, die eine skalierbare Herstellung ermöglicht.
• Demonstration der technologischen Fähigkeiten in wichtigen Quanten-PIC-Technologien mit großem Potenzial für die Quantentechnologie-Industrie, einschließlich Anwendungen in den Bereichen Quantensensorik, -kommunikation, -berechnung und -simulation,
• Vorbereitung von QPIC-Technologien für künftige Pilotlinien und Photonics Hubs sowie offene Test- und Experimentiereinrichtungen,
• Nutzung des Potenzials der QPICs für eine digitale, umweltfreundliche und gesunde Zukunft in Europa durch die Bereitstellung wichtiger Komponenten und Systeme für Anwendungen, Produkte und Prozesse der nächsten Generation. Entwicklung von Werkzeugen für das effiziente Design und Prototyping von QPICs.
• Sicherung der technologischen Souveränität Europas durch Beibehaltung der Führungsrolle bei QPICs
• Beitrag zu den Zielen der digitalen Transformation, des Green Deal, der Wettbewerbsfähigkeit und des Wirtschaftswachstums.

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