Quantensensoren im Aufwind: Gesundheitssektor aktuell an der Spitze

Eine neue Studie von IQT Research lässt aufhorchen: Das Unternehmen, das sich auf Analysen im Bereich der Quantentechnologie spezialisiert hat, macht das große Interesse der Medizin- und Gesundheitssektoren an Quantensensoren deutlich. Doch entgegen des aktuellen Trends – und der gegenwärtigen Dominanz mit rund 60 % des Marktes im Jahr 2023 – erwarten die Experten einen Rückgang dieses Anteils auf etwa 6 % in 2032.

Ein besonderes Augenmerk liegt dabei auf Quantenmagnetometern. Die Geräte ermöglichen Tests zur Messung magnetischer Felder für die Bewertung von Gesundheitszuständen, zum Beispiel der Hirnaktivität und von Herzproblemen. 2023 machen sie den Prognosen zufolge nahezu den gesamten Marktanteil der Quantensensoren aus – um dann bis 2032 auf die Hälfte zu schrumpfen.

Darüber hinaus beschäftigt sich die Studie mit einem Teilbereich des Militärs: Die IQT-Forscher heben hervor, dass auch das Verteidigungssegment das Potenzial hat, die verschiedenen Typen von Quantensensoren zu verwenden. Laut den Forschern liegen die künftigen Wachstumsmärkte jedoch in den Sektoren Navigation/Transport sowie Bauwesen. Der Wert des Gesamtmarkts von wahrscheinlich 1,9 Milliarden US-Dollar bis 2032 unterstreicht dabei die dynamische Entwicklung und die steigende Relevanz von Quantensensoren.

Besonders nützlich sind Quantensensoren in hochpräzisen Navigationssystemen des Transportwesens – denn sie überwinden GPS-Signale, die anfällig für Unterbrechungen, Blockaden und Manipulationen sind.

Im Bauwesen eröffnen die innovativen Geräte dagegen die Möglichkeit, unterirdische Infrastrukturen, Tunnel und geologische Formationen präzise zu erforschen. Dies trägt nicht nur zur Risikominimierung bei, sondern ermöglicht auch eine effizientere Zeit- und Kostenplanung für Bauprojekte.

Die Studie betont zudem die vielversprechenden Aussichten auf dem Markt für Quantensensoren – und sie zeigt auf, dass eine kommerzielle Einführung des Quantum Internet of Things (QIoT) einen bedeutenden Aufschwung bringen könnte. Der Weg zum QIoT ist jedoch von Unsicherheiten geprägt, darunter die Herausforderungen durch miniaturisierte Quantenverarbeitungseinheiten (QPUs) und die Entwicklung eines Quantum Internet.

Unter den führenden Unternehmen in diesem Sektor befinden sich SandboxAQ, eine Tochtergesellschaft von Google, sowie Infleqtion. Bosch gründete sogar eigens eine dedizierte Abteilung für Quantensensoren. Weitere Akteure im Quantensensor-Bereich sind AOSense, Atomionics, Element 6, GEM Systems, Honeywell, Miraex, M Squared Lasers, Muquans/iXBlue, Nomad Atomics, NuCrypt, QLM, Qnami, QZabre, Single Quantum und SBQuantum.

Das Marktinteresse an der Technologie ist berechtigt: Denn Quantensensoren setzen die Eigenschaften von Atomen und Licht ein, um minimale Veränderungen in magnetischen und elektrischen Feldern sowie Temperatur und Verformung präzise zu messen. Ihre Anwendungsbereiche reichen von der Medizin bis zu hochgenauen Uhren, die GPS-Systeme antreiben.

Die Herstellung von Quantensensoren

Forscher an der UC Berkeley entwickelten eine innovative Herstellungsmethode für Quantensensoren: Sie ermöglicht die Strukturierung von Partikeln in komplexe 3D-Konfigurationen. Diese Konfigurationen sind dazu in der Lage, präzise Veränderungen in magnetischen Feldern und Temperaturen in mikroskopischen Umgebungen zu erfassen. Fortschritte wie diese eröffnen vielversprechende Anwendungsbereiche in Materialwissenschaft, Biologie und Chemie.

Quantensensoren erfordern jedoch oft extrem niedrige Temperaturen, um korrekt zu funktionieren. Die Notwendigkeit von makellosen und perfekt kristallinen Materialien kann zusätzlich ihre Einsatzmöglichkeiten einschränken. Die Forscher lösten dieses Problem durch den Einsatz von additiven Fertigungstechniken, um Quantensensorpartikel in 3D-Konfigurationen zu strukturieren.

„Unsere Arbeit zeigt das Potenzial, Quantensensoren mit fortschrittlichen additiven Fertigungstechniken zu integrieren. Das erlaubt uns, neue Designs zu schaffen, die zuvor unmöglich waren“, sagt Brian Blankenship, leitender Mitautor der Studie und Doktorand am Fachbereich Maschinenbau der UC Berkeley. „In einigen Jahren könnte diese Technologie genutzt werden, um Sensoren in mikrofluidische, elektronische und biologische Systeme zu integrieren und neue Möglichkeiten für den weit verbreiteten Einsatz von Quantensensoren in Anwendungen zu eröffnen, die wir uns noch nicht einmal vorstellen können.“

Strukturen nun präzise nach den gewünschten Eigenschaften zu entwerfen, ist dank dieser neuen Herstellungstechnik keine Utopie mehr. Sensorelemente lassen sich jetzt auch auf aktuelle Mikrofluidik-Chips, fortgeschrittene Halbleitergeräte und sogar auf zelluläre Strukturen drucken. Zudem besteht die Möglichkeit, die Forschung – die zunächst auf die Messung von Temperatur und Magnetfeldern fokussiert ist – auf weitere Messungen zu erweitern. Die Technologie verspricht somit eine breite Anwendbarkeit in verschiedenen IT-bezogenen Bereichen.