Quantentechnologien umfassen neuartige revolutionäre technologische Entwicklungen, die oft mit dem umstrittenen Schlagwort “Zweite Quantenrevolution” zusammengefasst werden. Seit der Entdeckung und Entwicklung der Quantenphysik vor mehr als hundert Jahren ermöglichte die “erste Quantenrevolution” Technologien, die aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken sind. Quantenphysikalische Prozesse sind die Basis für Mikroelektronik, Transistoren, Smartphones, Laser, Magnetresonanztomographie und vieles mehr, da Quantenmechanik und Quantenelektrodynamik die Naturphänomene im mikroskopischen Bereich bestimmen.
Jedoch handelt es sich bei diesen um Technologien, bei denen wir nicht einzelne Quantenobjekte individuell kontrollieren können, sondern nur die speziellen durch-schnittlichen Eigenschaften von vielen Quantensystemen im Kollektiv zunutze machen.
Dies ist anders bei den Quantentechnologien der zweiten Generation, bei denen man individuelle Quantenobjekte wie z.B. einzelne Atome, Moleküle oder Photonen kontrollieren und für Zwecke der Informationsverarbeitung, sichere Informationsübertragung, oder Sensorik und Metrologie benutzen kann.
Zu diesen Quantentechnologien im engeren Sinne gehören Quantencomputer, Quantensimulation, Quantenkryptographie, Quantenkommunikation, Quantensensorik und -metrologie sowie quantenbasierte Bildgebung. Diese basieren auf aktiver Ausnutzung der zentralen Prinzipien und eigenartigen Effekte der Quantenphysik, zu welchen insbesondere die Überlagerung von Zuständen mit sich widersprechenden Eigenschaften (Superpositionsprinzip), das eigenartige Phänomen der Verschränkung, die Unschärfe-relation, diskrete Energieniveaus und der Tunneleffekt zählen. Durch aktives Präparieren, Bearbeiten und Auslesen von speziellen Quantenzuständen werden exotische Quantensysteme und -prozesse eigens für spezielle Anwendungen wie z.B. schnelleres Rechnen und Lösen von komplexen Problemen (Quantencomputer und -simulation), sichere Informationsübertragung (Quantenkryptographie), oder höchstpräzise Sensorik und Metrologie konstruiert.
