In Quantencomputern mögen es Ionen einsam und eiskalt, denn für eine bestmögliche Leistung müssen sie maximal von ihrer Umgebung isoliert sein. Nur dann können ungestört Quantenoperationen mit ihnen durchgeführt werden. Zu diesem Zweck werden die Ionen in einer Falle durch elektrische Felder gefesselt und die gesamte Ionenfalle im Hochvakuum auf eine Temperatur von weniger als 10 Kelvin (knapp über dem absoluten Temperaturnullpunkt) heruntergekühlt. Quantencomputer auf Basis solcher Ionenfallen sind in der Industrie und in der Wissenschaft aktuell sehr interessant, insbesondere ihre Miniaturisierung. Das erfordert neue Konzepte, Werkstoffe und Technologien der heterogenen Systemintegration. Dieses Know-how ist ein strategischer Schwerpunkt des European Chips Act und wird in Chemnitz ab sofort für neue Anwendungsgebiete weiterentwickelt. Dafür schaffen das Fraunhofer ENAS und die Technische Universität Chemnitz gemeinsam mit den Partnerinstituten der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD) mit dem neuen »Cryo-Lab for Materials and Electronics Packaging Chemnitz« (CRYME) die Voraussetzungen.

Gemeinsam mit Gästen aus Politik, Wissenschaft und Wirtschaft wurde am 2. September 2026 die Eröffnung des neuen Labors gefeiert. Anwesend waren Sven Schulze, Oberbürgermeister der Stadt Chemnitz, Prof. Dr. Gerd Strohmeier, Rektor der TU Chemnitz, Robert Denk, Abteilungsleiter Hochschulen beim Sächsischen Staatsministerium für Wissenschaft, Kultur und Tourismus, Prof. Dr. Oliver Schmidt, Direktor des Forschungszentrums für Materialien, Architekturen und Integration von Nanomembranen (MAIN) der TU Chemnitz, Prof. Dr. Harald Kuhn, Institutsleiter am Fraunhofer ENAS und Direktor des Zentrums für Mikro- und Nanotechnologien (ZfM) an der TU Chemnitz, Prof. Dr. Bernhard Wunderle, Inhaber der Professur für Werkstoffe und Zuverlässigkeit mikrotechnischer Systeme der TU Chemnitz, sowie Prof. Dr. Daniel Kriesten, Leiter des European Test and Reliability Center (ETRC). Das CRYME schafft optimale infrastrukturelle Rahmenbedingungen, um Materialien, Komponenten und Systeme für Quantencomputer künftiger Generationen zu erforschen und zu entwickeln sowie ihre Zuverlässigkeit zu bewerten.

Dank eines Investitionsprojektes des Fraunhofer ENAS wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) neueste Gerätetechnik, darunter zwei spezielle Kühlgeräte, sogenannte Kryostate, eine Kryo-Werkstoffprüfanlage für die Bestimmung thermo-mechanischer Eigenschaften sowie ein Kryo-Rasterelektronenmikroskop für Materialuntersuchungen bei extrem tiefen Temperaturen, beschafft. Diese Technik wird nun gemeinsam durch das Fraunhofer ENAS und die TU Chemnitz betrieben. 

European Test and Reliability Center forscht künftig auch bei ultratiefen Temperaturen

Mit dem CRYME erweitert das European Test and Reliability Center (ETRC) – Europas Spitzenzentrum für Tests und Zuverlässigkeitsbewertungen von Halbleiterbauelementen – das Portfolio seiner Forschungsdienstleistungen um einen weiteren bedeutenden Baustein. Dank kryogener Prüfverfahren können zukünftig mikroelektronische Komponenten und Systemlösungen sowie neue Materialien in Umgebungen bei extrem niedrigen Temperaturen von bis zu 4 K (-269 °C) vollumfänglich getestet und bewertet werden. So lassen sich beispielsweise elektrische und photonische Systemfunktionen charakterisieren, mechanische Eigenschaften von Materialien und Verbundwerkstoffen bestimmen sowie deren thermomechanisches Verhalten untersuchen und vorhersagen.

»Heutige Quantencomputer benötigen für ihre hochkomplexen Rechenoperationen kryogene Betriebsbedingungen. Diese stellen höchste Ansprüche an die integrierten mikroelektronischen Komponenten und Materialien. Deshalb ist es unerlässlich, Bauteile und Werkstoffe unter realitätsnahen Bedingungen zu prüfen und damit ihre Funktionsfähigkeit, Robustheit und Langlebigkeit auch bei ultratiefen Temperaturen sicherzustellen. Als Teil des ETRC schafft das CRYME dafür ab sofort im Herzen von Chemnitz ideale Voraussetzungen«, sagt Prof. Dr. Daniel Kriesten, Leiter des ETRC.

Gleichzeitig stärkt das neue Labor die enge Zusammenarbeit zwischen dem Fraunhofer ENAS und der FMD, der Professur für Werkstoffe und Zuverlässigkeit mikrotechnischer Systeme, dem Zentrum für Mikro- und Nanotechnologien (ZfM) sowie dem Forschungszentrum für Materialien, Architekturen und Integration von Nanomembranen (MAIN) der TU Chemnitz, in dem das neue Labor angesiedelt ist. Eine wichtige Rolle kommt dabei auch der neuen Heliumverflüssigungsanlage des benachbarten Instituts für Physik zu, da einige der Kryostaten des CRYME mit flüssigem Helium betrieben werden.

»Als Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts steht Quantencomputing auch für Technologieführerschaft, hochkarätige Arbeitsplätze und Spitzenforschung. Daher betrachten die am CRYME beteiligten Chemnitzer Forscherinnen und Forscher das neue Labor als einen wesentlichen Baustein für Innovationen, neue Großforschungsprojekte, exzellente Lehre und die Gewinnung von Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftlern«, sagt Prof. Dr. Bernhard Wunderle, Inhaber der Professur für Werkstoffe und Zuverlässigkeit mikrotechnischer Systeme der TU Chemnitz. Zugleich sei die hier praktizierte Zusammenarbeit ein Paradebeispiel für eine gelungene Kooperation auf dem »Smart Systems Campus« in Chemnitz – einem innovativen Netzwerk in den Bereichen Mikro- und Nanotechnologie, in dem Wissenschaft, angewandte Forschung und Industrie eng kooperieren.

Dr. Remi Pantou, Leiter der Gruppe »Charakterisierung und Analytik« am Fraunhofer ENAS und Laborleiter des CRYME, ergänzt dazu: »Die neuen Anlagen des CRYME sind für Kooperationsprojekte mit Industriepartnern ein zentraler Schlüsselfaktor, da die Komplexität dieses speziellen Forschungslabors in Deutschland und Europa einzigartig ist. Mehrere Unternehmen haben ihr Interesse an einer Zusammenarbeit bekundet. Konkrete Kooperationsprojekte sind bereits gestartet und weitere Vorhaben sind in Planung.«

Haben Sie Fragen oder möchten Sie mehr über unsere Forschung und Entwicklung oder neue Prüfverfahren bei kryogenen Temperaturen erfahren? Dann nehmen Sie gerne Kontakt mit uns auf.

Quelle: Pressemitteilung der TU Chemnitz vom 11.08.2026