Das schweizerische Ingenieur- und Technologieunternehmen Qnami entwickelt nanoskalige Quantenbildgebungssonden und treibt die Kommerzialisierung der Quanten-Sensortechnologie voran | Top 100 Schweizer Innovatoren

Bildquelle: Qnami

Das Schweizer Ingenieur- und Technologieunternehmen Qnami wurde 2017 gegründet und setzt sich für die Entwicklung von nanoskaligen Quantenbildgebungssonden ein. Diese Sonde besteht aus künstlichem Diamant und kann mithilfe der Quantensensorik die Form und Magnetfeldsignale von Gegenständen auf der Nanometerskala erfassen. In Kombination mit dem von der Firma entwickelten kompletten Magnetometer-System kann es Spitzenwissenschaftliche Geräte und Analyselösungen für Anwendungen in den Bereichen Nanotechnologie, Lebenswissenschaften und Geowissenschaften bieten.

Qnami wurde von vier Wissenschaftlern gemeinsam gegründet. Patrick Maletinsky ist der Chefwissenschaftler der Firma. Er hat einen Doktortitel von der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich, war Postdoktorand an der Harvard-Universität und ist derzeit Professor an der Universität Basel sowie Leiter des Quanten-Sensorik-Labors der Physikabteilung der Universität Basel. Mathieu Munsch ist der Chefexecutiv der Firma. Er hat einen Doktortitel vom Néel-Institut in Grenoble, war Postdoktorand an der Universität Basel und war Mitglied im Strategie- und Industrieausschuss des European Quantum Flagship-Projekts. Felipe Favaro ist der Technologiechef der Firma. Er hat einen Doktortitel von der Universität Stuttgart und forscht hauptsächlich über Diamant-NV-(Stickstoff-Leerstelle)-Zentren und Diamantherstellung. Er war Postdoktorand an der Universität Basel und forschte über die Positionierung von Diamant-NV-Zentren-Scanning-Sonden. Alexander Stark ist der Informationschef der Firma. Er hat einen Doktortitel in Physik von der Technischen Universität Dänemark und verfügt über interdisziplinäre Fachkenntnisse in Hardware, Software und Quantentechnologie.

Bildquelle: Qnami

In der modernen Elektroniktechnik ist die Magnetismus von Materialien von großer Bedeutung, insbesondere in den Bereichen Quantenrechnen und Spinelektronikbauelementen (z. B. Magnetwiderstands-Speicher (MRAM)). Allerdings ist das Wissen über den Magnetismus von Materialien begrenzt, und die Kontrolle ist schwierig, insbesondere auf der sub-mikrometer-Skala. Die bisher hauptsächlich verwendeten Magnetbildgebungssonden können nur makroskopische Durchschnittseffekte messen oder beruhen auf indirekten Simulationsrechnungen und können die Materialgestaltung und Herstellungsprozesse auf der sub-mikrometer-Skala nicht kontrollieren. Quantenbildgebungssonden hingegen können Messungen und Sensorik auf der Nanometerskala durchführen, was es ermöglicht, jede geringfügige Änderung in der Gestaltung oder Herstellung direkt zu visualisieren, die Produktentwicklung zu leiten und die Herstellungsausbeute zu verbessern. Derzeit betreiben Bosch, die französische Firma Thales und die amerikanische Firma Lockheed Martin bereits Geschäfte im Bereich der Quantensensorik. Ihre entwickelten Produkte werden in den Bereichen Telekommunikation, Automobil, Materialien und Halbleiter eingesetzt und könnten das Gleichgewicht in der Lebenswissenschaft ändern.

Bildquelle: Qnami

Qnami hat eine nanoskalige Quantenbildgebungssonde entwickelt, die aus künstlichem Diamant besteht und auf der Grundlage der Quantensensorik durch die Kontrolle und Messung des Zustands einzelner Elektronen Stoffe messen kann, die bisher nicht messbar waren. Qnami bietet ein komplettes System, das aus einer Bildgebungssonde, einem Magnetometer und Analyse-Software besteht. Dieses System wird zunächst in Forschungslaboratorien und bei Halbleiterherstellern eingesetzt, um Bauteile auf der Nanometerskala zu messen, und kann auf die Gestaltung und Herstellung von Quantencomputern und Spinelektronikbauelementen erweitert werden.

Die Quantensensorik nutzt Atomdefekte (d. h. NV-Zentren) in Diamanten, um Magnetfelder zu messen. Defektstellen in Kristallen, die sichtbares Licht selektiv absorbieren, werden als Farbzentren bezeichnet. Das Stickstoff-Leerstelle-(NitrogenVacancy, NV)-Zentrum in Diamanten ist ein leuchtender Punktdefekt in Diamanten, der durch die Substitution eines Kohlenstoffatoms durch ein Stickstoffatom und die Bildung einer benachbarten Leerstelle entsteht. Als fester Quantensystem hat das NV-Zentrum bei Raumtemperatur einen Spin-Triplett-Grundzustand, eine lange Kohärenzzeit (Millisekundenbereich) und optische Manipulationseigenschaften. Es ist äußerst empfindlich gegenüber physikalischen Größen wie Magnetfeldern, Temperaturen und elektrischen Feldern und kann mithilfe der optischen Detektion von Magnetresonanz-(ODMR)-Spektroskopie leicht in seinem Radiowellenfrequenzspektrum beobachtet werden, um die Morphologie und das Oberflächenmagnetfeld einer Probe mit Nanometerauflösung zu erfassen. Aufgrund dieser Eigenschaften wird das NV-Zentrum in Bereichen wie der nanoskaligen Magnetfeldmessung, der Quantenrechenlogik-Gatteroperation und dem Quantenkommunikationsrelais eingesetzt.

Basierend auf den oben genannten technischen Prinzipien hat Qnami eine NV-künstliche Diamant-nanoskalige Quantenbildgebungssonde entwickelt. Diamant ist robust, hat eine hohe Inertheit und biologische Verträglichkeit und kann störungsfreie Messungen in extremen Umgebungen durchführen. Synthetischer Diamant wird in einer Wachstumskammer mithilfe der plasmaunterstützten chemischen Abscheidung hergestellt. Die Herstellung von Bildgebungsnanosonden aus künstlichem Diamant ist das Kernpatent von Qnami.

In Kombination mit der Bildgebungssonde hat Qnami ein komplettes Messsystem entwickelt, das aus einer Bildgebungssonde, einem Magnetometer und Analyse-Software besteht. Qnami hat 2019 das erste kommerzielle NV-Magnetometer auf den Markt gebracht, das auch das erste NV-Magnetometer für die Analyse von magnetischen Materialien auf der atomaren Skala ist. Dieses Magnetometer kann verschiedene Magnetfeldsignale auf eine einzelne Atomschicht abbilden, hochpräzise Bilder auf der Nanometerskala liefern, Benutzern helfen, die mikroskopischen Eigenschaften und Änderungen einer Probe direkt zu beobachten und wird auch in der Kälteumgebung betrieben. Das Gerät kann auch automatisch betrieben werden, und die Sonde und die Probe können innerhalb von wenigen Minuten ausgetauscht werden, ohne dass der Benutzer spezielle Quantenkenntnisse haben muss. Gleichzeitig bietet sein flexibles Design Raum für zukünftige Anpassungen, Erweiterungen und Funktionsupgrades für verschiedene Anwendungen. In Bezug auf die Software basiert die Analyse-Software von Qnami auf dem quelloffenen Qudi-Framework und verfügt über einen automatischen Fluoreszenzverfolgungsmodus, der die gleichzeitige Kartierung von Morphologie und Magnetfeld ermöglicht. Sie führt die Benutzer intuitiv durch verschiedene Messmodi, von der schnellen Probenvorschau bis zur detaillierten Analyse, und unterstützt die Benutzer bei der Erstellung und Ausführung von benutzerdefinierten Skripten und Protokollen.

Das System von Qnami kann in den Bereichen Materialien, Elektromagnetismus und Dynamik eingesetzt werden. Im Bereich der Materialien kann es zur Untersuchung von multiferroischen Materialien wie Bismutferrit (BFO) und zur Untersuchung der Strom- und optischen Eigenschaften von zweidimensionalen Materialien für die Herstellung von Halbleiterbauelementen verwendet werden. Im Bereich des Elektromagnetismus kann das System für die Untersuchung von Magnet-Speichern, Antiferromagneten, Nanomagneten und deren Strömen eingesetzt werden. Im Bereich der Dynamik kann es für die Forschung zur Entwicklung von Spinwellen und zugehörigen Bauelementen verwendet werden.

Im Mai 2021 absolvierte Qnami eine Serie-A-Finanzierung in Höhe von 4 Millionen Schweizer Franken. Die Leitung übernahm Runa Capital und SIT Capital, gefolgt von Quantonation, Verve Ventures, Zürcher Kantonalbank und anderen. Das Kapital soll für die Weiterentwicklung der Technologie und die Herstellung von Geräten eingesetzt werden. In Zukunft wird Qnami die Anwendung seiner Produkte in Bereichen wie Quantenrechnen, Forschung und Halbleiter weiter ausweiten.

Qnami ist ein auf der Liste der „TOP100 Schweizer Startups“ 2022 aufgeführtes Unternehmen. Die „TOP100 Schweizer Startups“ versammelt die besten schweizerischen Startups und Wachstumsunternehmen aus dem Bereich der Technologieinnovation. Es ist die international einflussreichste Leitliste im Bereich der Schweizer Technologieinnovation. Seit 2011 werden jedes Jahr 100 der innovativsten Schweizer Unternehmen mit hohem Marktpotenzial und 25 Schweizer Wachstumsunternehmen mit hohem Unicorn-Potenzial in ganz der Schweiz ausgewählt, die in Bereichen wie Lebenswissenschaften, Maschinenbau, Robotik, Informationstechnologie und Kommunikation, CO2-reduzierende Technologie und Lebensmitteltechnologie tätig sind. Die „TOP100 Schweizer Startups“ und die dazugehörigen Veranstaltungen sind das Markenzeichen des Schweizer Innovationsökosystems und repräsentieren die Spitze der Schweizer Innovation und die vorderste Front internationaler Investitionen und Finanzierungen.

Yiming Technology ist der chinesische Lizenzpartner der „TOP100 Schweizer Startups“ und ist für die Vermarktung der Liste in China verantwortlich und hilft bei der Geschäftskooperation der Listeprojekte mit China. Als Betreiber von Technologieinnovation, Investition und Industrialisierung zwischen Europa (Schweiz) und China bietet Yiming Technology Investitions- und Finanzierungsdienstleistungen sowie Geschäftsentwicklungsdienstleistungen für die zweistellige Zusammenarbeit zwischen Schweizer Innovation und chinesischer Industrie und betreibt auch Beteiligungsgeschäfte.

Um die vollständige Liste und die Branchenliste der „TOP100 Schweizer Startups“ zu erhalten, besuchen Sie bitte das Offizielle WeChat-Konto oder die Website von Yiming Technology.