VoxelSensors hat mit SPAES („Single Photon Active Event Sensor“) eine neuartige 3D-Sensortechnik für AR-Brillen und Robotik entwickelt.

Im Gegensatz zu klassischen 3D-Sensoren, die in festen Zeitabständen vollständige Bilder aufnehmen, arbeitet SPAES ereignisgesteuert: Erfasst werden nur Lichtveränderungen auf Einzelphotonen-Ebene, aus denen hochpräzise Voxel-Abbilder der Umgebung generiert werden.

Die 3D-Sensortechnik kommt mit weniger als 10 Milliwatt aus und ist damit zehnmal energieeffizienter als herkömmliche bildbasierte Modelle. Gleichzeitig erreicht sie eine Latenz von unter 5 Millisekunden und ermöglicht so eine besonders schnelle Datenverarbeitung. Beide Faktoren sind entscheidend für AR-Brillen, die mit minimalem Energieverbrauch und geringer Abwärme auskommen müssen. Zudem arbeitet die Technik sowohl in Innenräumen als auch im Freien und unter unterschiedlichsten Lichtbedingungen zuverlässig.

Qualcomm und VoxelSensors kooperieren

Qualcomm und VoxelSensors arbeiten jetzt daran, die 3D-Sensortechnik gemeinsam für Qualcomms Snapdragon AR2 Gen 1 zu optimieren. Die Drei-Chip-Lösung für schlanke und leichte AR-Brillen wurde Ende 2022 vorgestellt, fand bisher aber noch in keinem bekannten Modell Verwendung. Der für einfachere Smart Glasses ausgelegte AR1 Gen 1 ist weiter verbreitet und kommt etwa in den Ray-Ban Meta-Brillen und HTC Vive Eagle zum Einsatz.

Die optimierte Kombination aus Snapdragon AR2 Gen 1 und SPAES-Sensortechnik soll ab Dezember 2025 ausgewählten Kunden und Partnern zur Verfügung stehen. Die Unternehmen lassen offen, ob und welche Hersteller auf Basis dieser Technologie eine AR-Brille entwickeln wollen.

KI-Brillen, AR-Brillen und Mixed-Reality-Headsets stehen und fallen mit ihrer Fähigkeit, die Umgebung räumlich zu erfassen und semantisch einzuordnen. Dafür sind leistungsfähige und zugleich energieeffiziente Systeme zur Raum- und Objekterkennung unerlässlich. 3D-Sensoren auf Basis von SPAES oder vergleichbaren Technologien könnten hierbei eine Schlüsselrolle spielen. Darüber hinaus könnte SPAES auch beim Eye-Tracking eine effizientere Lösung als bisher bieten.

Auf Nachfrage von heise online sagte VoxelSensors, dass das Start-up beabsichtige, SPAES auch für andere Qualcomm-Chipsätze wie den Snapdragon XR2 zu optimieren, der in Mixed-Reality-Headsets wie Meta Quest 3 Verwendung findet.

(tobe)

Ein Forschungsteam der University of Pennsylvania hat in einem Experiment Quanteninformationen über klassische Internetprotokolle, Router und Glasfaserkabel übertragen. Damit demonstrierte das Team, dass zukünftiges Quanteninternet möglicherweise in Teilen auf bestehender Netzwerktechnik basieren könnte. Die Studie erschien im Fachmagazin Science.

Vom Internet zum Quanteninternet

Ein Quanteninternet könnte zukünftig zentrale Herausforderungen in der Kommunikation und Datenverarbeitung lösen. Es verspricht abhörsichere Datenübertragung und die Vernetzung von Quantencomputern. So könnten diese Informationen austauschen oder gemeinsam komplexe Berechnungen durchführen.

Doch der Aufbau eines Quantennetzwerks ist mit vielen technischen Hürden verbunden. Quantenobjekte sind extrem empfindlich gegenüber äußeren Einflüssen wie Vibrationen oder Temperaturveränderungen. Selbst minimale Störungen können die Informationen zerstören, die sie tragen. Hinzu kommt, dass herkömmliche Netzwerktechniken, wie Signalverstärker und Router, Quantensignale nicht ohne Weiteres verarbeiten können.

Mehrere Studien konnten bereits belegen, dass herkömmliche Glasfaserkabel Quanteninformation übertragen können. So etablierte etwa ein Team aus England, Polen und den Niederlanden kürzlich Quantenkommunikation über ein 250 Kilometer langes, kommerzielles Glasfaserkabel zwischen Frankfurt am Main und Kehl bei Straßburg. Photonen, also einzelne Lichtteilchen, trugen die Information dabei vom Sender zum Empfänger.

Ob typische Internetprotokolle und weitere Netzwerktechnik für den Transport von Quanteninformationen genutzt werden können, ohne diese zu zerstören, blieb bislang aber weitgehend unerforscht.

Hybride Datenpakete

Um diese beiden Bereiche zu verbinden, kombinierte das Team um Yichi Zhang der University of Pennsylvania klassische und quantenbasierte Daten zu einem hybriden Datenpaket. Das bekannte Internetprotokoll (IP) teilt Informationen in Datenpakete auf, versieht sie mit Kopfdaten (einem Header) und ordnet sie so über eine IP-Adresse den Zielen zu. Mit einer ähnlichen Idee entwickelte das Team einen Chip, der einen klassischen Header mit der zu übertragenden Quanteninformation, der sogenannten Quantum-Payload, kombiniert. Die Quanteninformation kodierten sie innerhalb von verschränkten Photonenpaaren.

Mithilfe des Headers adressierten Router die hybriden Datenpakete korrekt und leiteten sie weiter, ohne auf die sensiblen Quanteninformationen zuzugreifen. Zusätzlich integrierten die Forschenden ein Fehlererkennungssystem in den IP-Header, das Störungen von außen erkennt und abmildert, bevor sie die Quanteninformationen beeinträchtigen. Dieses System erwies sich während eines fünfstündigen Tests als wichtiges Werkzeug, um die Quanteninformationen zu erhalten, wie das Team in seiner Publikation schreibt.

Drei Strecken im Test

Um ihr Konzept zu testen, entwickelte das Team drei verschiedene Teststrecken über eine Strecke von bis zu sieben Kilometern. Dabei nutzte es Glasfaserkabel, Router und Knotenpunkte, um Quanteninformationen an mehrere Adressen zu übertragen. Im größten Aufbau leitete das Team Quanteninformationen von zwei möglichen Absendeadressen über zwei Router zu drei möglichen Zieladressen. Laut der Forschenden demonstrieren ihre Ergebnisse, dass hybride Datenpakete stabil über ein klassisches Netzwerk transportiert werden können.

„In vielerlei Hinsicht wird ein Quanteninternetprotokoll auch unseren klassischen Internetprotokollen ähneln“, erklärt Hannes Bernien, Quantenforscher an der Universität Innsbruck, der nicht an der Studie beteiligt war. Wie dies funktionieren könne, hätten die Forscher mit ihrer Studie auf elegante Weise gezeigt und so einen wichtigen Schritt hin zu einem skalierbaren Quanteninternet gemacht.

„In einem klassischen Netzwerk gibt es allerdings viele weitere Komponenten, die fundamental nicht mit Quantensignalen kompatibel sind“, gibt Bernien zu bedenken. Signalverstärker, die längere Distanzen überwinden sollen, seien aufgrund physikalischer Gesetze in der Quantenwelt nicht möglich. „Insofern denke ich, dass ein Quantennetzwerk immer eine eigene Infrastruktur benötigen wird.“

Vernetzte Quantencomputer für Quanten-Cloud-Computing

Quantennetzwerke, die Informationen abhörsicher übertragen, sind mittlerweile bereits kommerziell verfügbar und funktionieren über Distanzen bis zu etwa 100 Kilometern. Spannend sei aber vor allem die Vernetzung von Quantencomputern oder Quantensensoren. „Für mich ist ein Quanteninternet erst dann richtig interessant, wenn es Quantenprozessoren verbindet“, sagt Bernien. „Das ist eigentlich genauso wie bei unserem heutigen Internet, das ja ohne Computer ziemlich langweilig wäre.“

Solch ein Quantennetzwerk würde etwa Cloud-Computing ermöglichen. „Man geht mittlerweile davon aus, dass ein modularer Ansatz verwendet werden muss, um einen Quantencomputer der notwendigen Größe zu bauen“, sagt der Forscher. Statt einen großen Quantenrechner zu bauen, verknüpft man also viele kleine mithilfe eines Quantennetzwerks.

Das Team aus Pennsylvania sehen ihre Arbeit als Grundlage für weitere Entwicklungen. Mit fortschreitender Technik könnten hybride Netzwerke mit höheren Datenraten und größerer Skalierbarkeit realisiert werden, um den steigenden Anforderungen eines Quanteninternets gerecht zu werden. Die Kombination aus klassischer Netzwerktechnik und Quantensystemen könnte dabei helfen, die bestehende Infrastruktur effizient zu nutzen, während sie schrittweise für die Bedürfnisse von Quantenanwendungen angepasst wird.

(spa)

Die Verbände der europäischen Automobilhersteller (Acea) und Zulieferer (Clepa) fordern von der EU-Kommissionspräsidentin Ursula von der Leyen eine dringende Kurskorrektur in der EU-Klimapolitik für die Autoindustrie. Sie warnen in einem offenen Brief an die CDU-Politikerin, dass die starren CO2-Ziele für Pkw und leichte Nutzfahrzeuge für 2030 und 2035 „in der heutigen Welt einfach nicht mehr machbar“ seien. Der Ausstieg aus dem Verbrennungsmotor sei unter den aktuellen Bedingungen nicht mehr realistisch.

Als Hauptgründe für ihren Appell nennen die Lobbygruppen geopolitische Umbrüche, eine stagnierende Nachfrage nach Elektrofahrzeugen und den Mangel an bezahlbaren Modellen sowie die starke Abhängigkeit von China bei Batterien und Rohstoffen. Sie sehen damit die europäische Autoindustrie in ihrer Wettbewerbsfähigkeit bedroht: China könne die Produktion von E-Autos deutlich günstiger bewerkstelligen.

Anstatt auf Idealismus zu setzen, müsse die EU-Strategie „industrielle und geopolitische Realitäten“ anerkennen, ist dem Schreiben zu entnehmen. Es müsse mehr Flexibilität geben. Die Verbände plädieren dafür, nicht ausschließlich auf reine batteriebetriebene Fahrzeuge zu setzen. Es müsse auch Raum für andere Technologien wie Hybride, Wasserstoff und E-Fuels geben, um die Klimaziele zu erreichen. Grundsätzlich sei es nötig, die europäische Lieferkette für Batterien und andere Schlüsselkomponenten zu stärken, das Qualifizierungsangebot zu verbessern und für ein globales, wettbewerbsfähiges Umfeld zu sorgen.

Auto-Lobby hat schon viel durchgesetzt

Der Acea hat bereits erreicht, dass Pkw-Hersteller mehr Zeit bekommen, um sich an die EU-Klimavorschriften zu halten. Seit Juni verlangt er eine Aufweichung der Emissionsgrenzwerte auch für Lkw. Die innerhalb der EU geltenden CO2-Vorgaben für Autobauer müssen Hersteller von schweren Nutzfahrzeugen inzwischen ähnlich erfüllen. Deren CO₂-Emissionen im Betrieb sollen im Vergleich zu 2019 bis 2030 um 45 Prozent reduziert werden, bis 2035 um 65 Prozent. Die Bundesregierung forderte schon vorher Ausnahmen. Der 2023 gefundene Kompromiss sieht vor, dass in einem ersten Schritt eine neue Fahrzeugkategorie „E-Fuels only“ geschaffen wird. Entsprechende Autos sollen nur synthetische Kraftstoffe verbrennen dürfen.

Manfred Weber (CSU), Chef der konservativen EVP-Fraktion im EU-Parlament, hat Verständnis für die Lobby-Rufe: Das Beste wäre es ihm zufolge, „den Menschen einen Anreiz zu geben, ein modernes Auto mit Verbrennungsmotor zu kaufen und ihr altes auszumustern“. Die belgische Grünen-Abgeordnete Sara Matthieu kritisiert dagegen: eine weitere Schwächung der Klimavorgaben serviere China den Markt für E-Autos auf dem Silbertablett. Volvo in Ghent zeige, dass Investitionssicherheit ausreiche.

Matthieu hat mit Kollegen der europäischen Grünen-Fraktion ebenfalls einen Brandbrief an von der Leyen gerichtet. Darin fordern sie: Die EU müsse in Batterieinfrastruktur, erschwingliche Ladeoptionen und „Sozial-Leasing“ investieren. Beobachter wie Felix Creutzig vom Mercator-Institut warnen, ein weiteres Eindampfen der CO2-Flottengrenzwerte würde die Transformation und Wettbewerbsfähigkeit der Autobranche gefährden.

(vbr)