Ein Quantensprung für moderne Forschung

Modernste Infrastruktur im Zentrum der Quantenforschung

Die interdisziplinäre Zusammenarbeit von mehr als 30 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern erfordert ein spezielles Equipment und eine moderne Infrastruktur. Prof. Dr. Christine Silberhorn, Leiterin des Instituts für Photonische Quantensysteme und Sprecherin des PhoQS Lab erklärt: „Wir freuen uns, mit dem PhoQS Lab eine einzigartige Infrastruktur zu erhalten, die uns im internationalen Wettbewerb für unsere Forschung in der Hochtechnologie maßgeblich stärken wird. Im PhoQS arbeiten wir als Kolleginnen und Kollegen aus unterschiedlichen Fachdisziplinen intensiv zusammen, um Neues auf dem Gebiet der Quantenphotonik zu schaffen und Grundlagenforschung in die Anwendung zu bringen‘‘. Die Bildung eines Kompetenzzentrums bietet die Chance, Spitzenforschung auf dem Gebiet der Quantenphotonik im deutschen Raum sowie im internationalen Wettbewerb zu betreiben. Auf insgesamt vier Geschossen wird zukünftig in den Schnittstellen von Photonik, Optoelektronik und Quantenoptik, Informatik, Mathematik sowie Elektro- und Informationstechnik geforscht. Im Fokus dabei: die Kontrolle und das Verständnis von Quanteninformations- und Kommunikationssystemen, welche in neuartigen Quantenanwendungen zum Einsatz kommen.

Dazu unterstützen hochqualitative Quantenoptik-Labore im neuen Forschungsbau das Ausloten fundamentaler physikalischer Grenzen der Quantenmechanik. Diese haben schwingungsfrei entkoppelte Fundamente, die hochsensible Messungen erlauben. Ein Kommunikationszentrum fördert den wissenschaftlichen Austausch und ermöglicht einen frühzeitigen und effizienten Dialog mit Industrie und Gesellschaft.

Quantenforschung bringt Veränderung

Bei der Quantenforschung werden kleinste Energieteilchen – sogenannte Quanten - erforscht und analysiert. Sie ermöglichen es, das Leben nachhaltig beeinflussen und ändern zu können. Forscherinnen und Forscher versuchen Lösungen für komplexe Zusammenhänge zu finden. Insbesondere in Bereichen wie abhörsicherer Kommunikation, bei Messinstrumenten von bisher nie dagewesener Präzision und leistungsstarken Quantencomputer. Die Quantenphysik begleitet uns bereits vielfältig im Alltag und bot schon in der Vergangenheit die Chance zur Realisierung verschiedener Erfindungen, wie die Atomuhr, den Laser oder die Magnetresonanztomografie (MRT). Daher wird sie auch in Zukunft eine wichtige Rolle spielen und der Menschheit immer weiter neue, revolutionäre Türen öffnen. 
 

Status Quo

Als Bauherr ist der BLB NRW für die übergeordnete Steuerung, Koordination und Kontrolle der Planung und Ausführung dieses Großprojektes verantwortlich. Er beauftragt hierfür externe Planungs- und Baudienstleister für die Planung und Ausführung der Arbeiten und betreut den gesamten Bauprozess, um für die Universität Paderborn einen erstklassigen Forschungsbau zu realisieren. „Die integrale Planung für dieses ambitionierte Projekt erfolgte durch den BLB NRW in einem sehr engen Dialog mit den Vertretern der Universität und der wissenschaftlichen Nutzer. Dass darüber hinaus noch die Expertise von rund 25 Ingenieurbüros als Fachplaner, Sachverständige und Gutachter erforderlich war, veranschaulicht die Komplexität dieses Spezialforschungsbaus“, erläutert Markus Nabrotzki, verantwortlicher Planer des BLB NRW.  Bei dem Gebäude handelt es sich um einen zweigliedrigen kubischen Bau, der durch eine sogenannte statische Setzfuge in zwei Nutzungseinheiten aufgeteilt wird. Die Fuge ermöglicht schwingungs- und störungsfreie Messungen im Laborbereich. Die schwingungssensibelsten Geräte befinden sich zukünftig im unteren Geschoss direkt auf dem Gründungsniveau und somit unmittelbar über dem felsigen Untergrund. Sie werden zusätzlichen auf schwingungsentkoppelten Spezialfundamenten gelagert. Der Neubau besteht aus 5 Vollgeschossen und einem teilüberdachten Technikgeschoss. Kern des hochtechnisierten Gebäudes bilden verschiedene Labor- und Forschungsräume mit hochsensiblen Instrumenten und die Reinräume sowie Optiklabore. 
 

Bis heute wurden ca. 6.700 m³ Beton verbaut. Um diese Menge anzuliefern, wurden etwa 870 Betonfahrzeuge benötigt. Verlegt wurden in der Bodenplatte, den Wänden und Stützen sowie den Decken bisher 680 Tonnen Bewehrungsstahl, der mit mehr als 30 Sattelzügen geliefert wurde. Die Bodenplatte hat eine durchschnittliche Höhe von 0,80 m und ist an der dicksten Stelle 2,56 m stark. Als eine Abdichtungsebene wurde unter der Bodenplatte sowie an den Seiten der Bodenplatte und den Außenwänden eine Frischbetonverbundfolie verbaut. Diese hat zusammengerechnet eine Fläche von ca. 3.057 m².  Außerdem wurden bereits über 1.967 m Elektroleerrohre in den Betonbauteilen verlegt sowie über 2.100 m Ring- und Fundamenterder.

Ein nachhaltiger Neubau als Fundament der Forschung

Der Neubau schlägt die Brücke dazu, bundesweit unter aktuellsten Bedingungen, forschen zu können. In Anbetracht der universitären und außeruniversitären Dichte an Forschungseinrichtungen, die in diesem Bereich forschen, ist das PhoQS Lab einzigartig. Insbesondere der BLB NRW als Bauherr bestätigt im Rahmen dieses Projekts seinen Leitsatz ,,Wir geben dem Land NRW seinen Raum‘‘.
„Das Vorhaben wurde bereits vom Wissenschaftsrat mit der Bestnote ‘herausragend‘ bewertet‘‘, ergänzt Simone Probst, Vizepräsidentin für Wirtschafts- und Personalverwaltung an der Universität Paderborn. Die angestrebte BNB-Zertifizierung (Silberstandard im Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen) für die ökologische, ökonomische, soziostrukturelle und funktionale Qualität sowie für Prozess- und technische Qualität unterstreicht die herausragende Nachhaltigkeit des Gebäudes. „Die BNB-Silber-Zertifizierung wird das Gebäude problemlos erfüllen und ist aus heutiger Sicht ein Standard für alle Neubauten des BLB NRW. Die Tatsache, dass der Standard zu Zeiten der Planung des PhoQS Lab noch nicht galt, untermauert, dass der BLB NRW stets ein besonderes Augenmerk auf die Nachhaltigkeit seiner Immobilien legt“, erklärt Wolfgang Feldmann, Leiter der Niederlassung Bielefeld des BLB NRW. Darüber hinaus soll eine Photovoltaik-Anlage auf dem Dach des Gebäudes, eine hochdämmende Gebäudehülle und eine effiziente Wärmerückgewinnung installiert werden. Das Projekt wird durch Bund und Land mit rund 60 Millionen Euro gefördert. 
 

Weitere Informationen zur Quantenforschung an der Universität Paderborn gibt es unter: https://www.uni-paderborn.de/thema/quantenforschung