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Warum die Photonikbranche weltweit boomt – und was Thüringen davon hat

Fraunhofer IOF Jena

Über eine Billion US-Dollar Jahresumsatz, jährlich acht Prozent Wachstum, mehr als 18.000 Beschäftigte allein in Thüringen: Fraunhofer-IOF-Institutsleiter Prof. Dr. Andreas Tünnermann erklärt im WIRTSCHAFTSSPIEGEL-Interview, warum Photonik zur Schlüsseltechnologie wird – von der Weltraumforschung bis zum photonischen Quantencomputer.

Prof. Dr. Andreas Tünnermann führt 22 Jahren das Fraunhofer Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena. | Foto: Anna Schroll

Ein Gespräch mit Prof. Dr. Andreas Tünnermann, Institutsleiter des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena, über die globalen Wachstumsfelder Optics und Photonics, Thüringens Rolle in der Weltraumforschung, die Marktreife der  Quantenkommunikation, energiesparende Photonik für KI-Rechenzentren und die Chancen, die sich für den Wissenschaftsstandort Thüringen ergeben, wenn die USA bestimmte Forschungsgebiete zurückfahren.

Warum Licht zur Schlüsseltechnologie wird

Herr Professor Tünnermann, Optics und Photonics gelten weltweit als Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts. Wie würden Sie Laien erklären, warum Licht so ein mächtiges Werkzeug der Wissenschaft und Wirtschaft ist?

Licht hat ganz besondere Eigenschaften und ist daher vielseitig einsetzbar: Es kann als hochpräzises Messinstrument dienen – zum Beispiel in der Metrologie – sowie als Informationsträger wie beispielsweise in der Kommunikation oder auch als Werkzeug in der Produktion. Die Photonik, also die Wissenschaft und Technologie des Lichts, ist damit wichtiger Treiber von Innovationen in Wirtschaft und Industrie. Zugleich befähigt sie Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zu exzellenter Grundlagenforschung. Prominente Beispiele sind derzeit das viel besprochene Quantencomputing oder auch die Laserfusion.

Jena gilt als einer der bedeutendsten Optik- und Photonikstandorte der Welt. Was macht diesen Standort so besonders – und welche Rolle spielt das Fraunhofer IOF dabei?

In Jena kommen Grundlagenforschung an der Universität sowie in Helmholtz- und Leibniz-Einrichtungen, angewandte Forschung am Fraunhofer IOF und eine starke Industrie in Optik, Laser- und Medizintechnik in einer nahezu einzigartigen Dichte zusammen. Hier verbinden sich 150 Jahre Optiktradition mit den neuesten Entwicklungen der Photonik.

Das Fraunhofer IOF spielt dabei eine wichtige Schlüsselrolle: Auf der Basis exzellenter Forschung entwickeln wir gemeinsam mit Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft Lösungen mit Licht für ganz unterschiedliche Anwendungsfelder. Ergebnisse daraus finden sich etwa in der Automobilindustrie, in der Luft- und Raumfahrt, in der Medizin bis hin zu alltäglichen Dingen wie denen in unseren Smartphones.

Photonikmarkt wächst auf über eine Billion US-Dollar

Welche konkreten Wachstumszahlen oder Marktprognosen sehen Sie für die Photonikbranche in den nächsten fünf bis zehn Jahren – global und für Thüringen?

Der weltweite Umsatz der Photonikbranche liegt heute bei über einer Billion US-Dollar. Bis 2030 wächst sie voraussichtlich stabil mit jährlich etwa sieben bis acht Prozent. Wichtige Wachstumstreiber sind vor allem die Bereiche Information, Produktion sowie Sicherheit und Verteidigung.

Thüringer Unternehmen sind in genau diesen Märkten aktiv und werden an diesem Wachstum teilhaben. Im Freistaat arbeiten heute mehr als 18.000 Menschen in der Photonikbranche, davon knapp 3.000 in universitären und außeruniversitären Forschungseinrichtungen.

Bundeskanzler Friedrich Merz (links) und Thüringens Ministerpräsident Mario Voigt (mittig) zu Gast im IOF im Dezember  | Foto: TSK | Jacob Schroeter.

Raumfahrt: Thüringens Anteil an der Hightech-Agenda des Bundes

Das Fraunhofer IOF ist an Raumfahrtprojekten beteiligt. Welche Bedeutung messen Sie der Branche für Thüringen zu?

Raumfahrt ist ein wichtiges Feld der Hightech-Agenda der Bundesregierung. Sie zeigt, in welchen Zukunftstechnologien sich Deutschland künftig besonders stark aufstellen will. Für 2024 zitiert die Agenda bundesweit 52 Milliarden Euro Umsatz in Luft- und Raumfahrt. Raumfahrt gewinnt strategisch weiter an Bedeutung – auch geopolitisch, etwa für Sicherheit und technologische Souveränität.

Am Fraunhofer IOF stammen bereits heute rund 20 Prozent unserer Institutserträge aus dem Bereich Raumfahrt. Auch für Thüringer Unternehmen eröffnen sich Chancen, in wichtige Lieferketten für Satellitenkommunikation, Erdbeobachtung, Intersatellitenlinks und Sicherheitsanwendungen einzusteigen. Unternehmen wie Jena-Optronik sind hier bereits sehr erfolgreich, und auch junge Startups wie die SpaceOptix GmbH, eine Ausgründung des Fraunhofer IOF, holen auf.

Quantenkommunikation und Quantenschlüsselverteilung (QKD) sind seit Jahren  Forschungsthemen des IOF. Das Institut betreibt in Jena eine der beiden deutschen optischen Bodenstationen für den satellitenbasierten Quantenschlüsselaustausch.

Wo stehen wir heute auf dem Weg zur Marktreife?

Wir erleben derzeit den Übergang von früheren Pilotprojekten zu ersten marktnahen Lösungen. Erste Nischenanwendungen werden wirtschaftlich darstellbar, insbesondere für Behörden, den Finanzsektor und Hochtechnologieunternehmen.

Ausgründungen des Fraunhofer IOF, etwa die Quantum Optics Jena GmbH, sind hier bereits erfolgreich am Markt aktiv. Gleichzeitig ist der Weg zur breit verfügbaren  Quantenkommunikation noch weit. Deshalb treiben wir den Auf- und Ausbau von QKD-Infrastrukturen weiter voran, unter anderem mit unserer optischen Bodenstation. Mit ihr unterstützen wir auch notwendige Standardisierungsverfahren für die europäische Quantenkommunikation.

Bundeskanzler Friedrich Merz (links) und Thüringens Ministerpräsident Mario Voigt (mittig) zu Gast im IOF im Dezember  | Foto: TSK | Jacob Schroeter.

PhoQuant: Deutschlands erster photonischer Quantenrechner

Beim Besuch des Bundeskanzlers im Dezember 2025 haben Sie ein photonisch integriertes Herzstück eines Quantencomputers präsentiert. Im Projekt PhoQuant soll der erste  photonische Quantenrechner Deutschlands entstehen. Was unterscheidet einen photonischen Quantencomputer von anderen Ansätzen und kann Photonik helfen, den Energiehunger zu zähmen, den KI-Rechenzentren haben?

Quantencomputer lassen sich auf verschiedenen Technologieplattformen realisieren – etwa mit Atomen, Ionen, supraleitenden Schaltkreisen oder mit Licht in sogenannten photonischen
Plattformen.

In Jena arbeiten wir vor allem an photonischen Plattformen. Sie bieten inhärente Vorteile bei der Vernetzung von Quantencomputern und damit für die künftige Skalierung solcher Systeme. Am Fraunhofer IOF betreiben wir bereits heute ein System, mit dem wir Moleküle simulieren und komplexe Optimierungsaufgaben bearbeiten können – also Aufgaben, bei denen aus sehr vielen möglichen Lösungen die beste gefunden werden muss.

Parallel beschäftigen wir uns auch mit dem sogenannten photonischen neuromorphen
Computing. Diese Systeme beruhen auf grundlegend anderen Architekturen als klassische Computer – ähnlich wie Quantencomputer. Für die Weiterentwicklung Künstlicher Intelligenz sind sie besonders vielversprechend, weil sie bestimmte Aufgaben effizienter und mit
geringerem Energieverbrauch ausführen können. Ich gehe daher davon aus, dass wir in naher Zukunft KI-Rechenzentren mit photonischen Recheneinheiten sehen werden.

USA fährt Forschung zurück – eine Chance für Europa

Jetzt noch ein ganz anderes Thema: Die aktuelle US-Forschungspolitik zeigt deutliche Einschnitte in bestimmten Wissenschaftsbereichen. Erleben Sie bereits, dass internationale Forschende oder Projekte verstärkt nach Europa und speziell nach Thüringen schauen?

Forschungsfortschritt lebt vom wissenschaftlichen Diskurs und auch von einem fairen Wettbewerb. Leider sehen wir derzeit weltweit, dass dieser Diskurs und besonders die länderübergreifende Zusammenarbeit eingeschränkt werden. Darin liegt zugleich
eine Chance für Deutschland und Europa als Wissenschaftsstandorte – vorausgesetzt, es gelingt uns, unsere Werte zu verteidigen und weltoffen zu bleiben. Schon heute sehen wir ein
wachsendes Interesse aus dem Ausland: Am Fraunhofer IOF arbeiten Menschen aus mehr als 25 Nationen.

Was bräuchte der Freistaat Thüringen, um seinen Vorteil als Photonik-Standort in diesem geopolitischen Moment wirklich auszuspielen – politisch, finanziell, strukturell?

Thüringen verfügt bereits heute über eine außergewöhnlich hohe Dichte an Unternehmen und Forschungseinrichtungen in der Photonik. Die Branche bedient wichtige Zukunftsfelder, etwa
die Halbleiterzulieferindustrie: Mehr als 80 Prozent aller Mikroelektronik-Chips weltweit werden auf Maschinen hergestellt, in denen sich Bauteile und Systeme aus Thüringen befinden.

Um diese starke Position im globalen Wettbewerb zu sichern und weiter auszubauen, müssen wir auch künftig konsequent in Forschung und Entwicklung investieren. Zugleich sollten wir die Zusammenarbeit zwischen Einrichtungen weiter verbessern, um Synergien besser zu nutzen. Ich sehe für mich persönlich eine wichtige Aufgabe darin, neue Kooperationsmodelle zwischen Wissenschaft und Wirtschaft zu entwickeln und vorzuleben – trotz bürokratischer und rechtlicher Hürden. Dabei hoffe ich auf die Unterstützung der Politik. Mein Traum ist, Thüringen zu einem Experimentierraum zu machen, in dem Innovationsprozesse schneller werden.

Abschließend: Welche eine Botschaft möchten Sie den Wirtschaftsentscheiderinnen und -entscheidern in Thüringen mit auf den Weg geben?

Lassen Sie uns gemeinsam Zukunft gestalten!

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Erfurt soll Knotenpunkt für Quantennetzwerk werden

Forschungsprojekt gestartet

Quantentechnologien sind Zukunftstechnologien – und Thüringen ist ganz vorn dabei. Hier kommen dem Freistaat zwei Trümpfe zugute. Das ist einerseits die hier angesiedelte Kompetenz in Sachen Optik und Photonik. Andererseits ist es die Gunst der Lage in der Mitte Deutschlands und Europas. Deshalb soll hier ein zentraler Knotenpunkt für ein künftiges Quantennetzwerk entstehen.

Wirtschaftsminister Tiefensee im Quanten-Labor in Erfurt | Foto: Paul-Philipp Braun

Im Beitrag „Sicherheit im digitalen Zeitalter“ erläutert Prof. Dr. Hühn von der Hochschule Nordhausen das Projekt näher und nennt ein erstes praktisches Anwendungsbeispiel.