Ein Quantensprung für moderne Forschung
Das PhoQS Lab an der Universität Paderborn
Am 8. April 2025 übergab der Bau- und Liegenschaftsbetrieb des Landes Nordrhein-Westfalen (BLB NRW) das neu errichtete Photonic Quantum Systems Laboratory (PhoQS Lab) offiziell an die Universität Paderborn. Mit dem hochspezialisierten Forschungsbau schafft der BLB NRW einen Ort für internationale Spitzenforschung im Bereich der Quantenphotonik – effizient, nachhaltig und zukunftsgerichtet.
Maßgeschneiderte Infrastruktur für Quantentechnologie
Das PhoQS Lab wurde vom BLB NRW in enger Abstimmung mit der Universität Paderborn und den wissenschaftlichen Nutzergruppen geplant und realisiert. Innerhalb von nur drei Jahren entstand ein hochtechnisiertes Gebäude, das den höchsten Anforderungen an Forschungsinfrastruktur gerecht wird.
Technisches Spitzenprojekt – präzise geplant und umgesetzt
Mit einer Bruttogrundfläche von 7.950 m² bietet der kubische Bau Raum für hochsensible Forschung. Der BLB NRW setzte dabei konsequent auf technische Perfektion:
- Bruttogrundfläche (BGF): 7.950 m² verteilt auf vier Vollgeschosse und ein Teilgeschoss für Technik
- Nutzfläche 1-6: 3.740 m²
- Büro und Kommunikation: 1.350 m²
- Optiklabore: 1.340 m²
- Reinräume (ISO 5&6): 1.000 m²
- Spatenstich: 21.03.2022
- Richtfest: 20.11.2023Übergabe: 08.04.2025
- Schwingungsentkoppelte Spezialfundamente auf Felsboden
- Schallentkoppelte Setzfuge zur Trennung von Büro- und Labortrakt
Besonders hohe bauliche Anforderungen bestanden an die Schwingungssensibilität. Diese Extremanforderungen konnten dank der sehr guten Baugrundverhältnisse und des durchdachten statischen Konzeptes umgesetzt werden. Eine schallentkoppelte Fuge trennt den Laborbereich von den Büro- und Technikflächen, wodurch zwei Gebäudeteile entstehen. In dem Gebäudeteil 1 befinden sich im Erdgeschoss (E0) und im ersten Obergeschoss (E1) die Reinräume samt Technikplenum. In den oberen Ebenen 2 und 3 sind die Optiklaborräume sowie Büroräume untergebracht. Die Dachfläche dieses Gebäudeteils ist vollständig mit einer Photovoltaikanlage ausgestattet. In dem Gebäudeteil 2 liegen alle schallemittierenden Anlagen. Im Untergeschoss befindet sich die Technikebene. Das Foyer, ein Tagungsraum und mehrere Büroräume befinden sich im Erdgeschoss. Die erste Etage beherbergt Büroflächen, die zweite Etage Büroflächen und zentrale Technik. In dem darüber liegenden Teilgeschoss für Technik sind die Rückkühler sowie die Drucklufterzeugung untergebracht.
In den Optiklaboren des PhoQS können komplexe Versuchsanordnungen aufgebaut werden.
Um die extremen Anforderungen an einer konstanten Raumtemperatur und Luftfeuchtigkeit der Laborflächen zu gewährleisten, wurden diese zentral im Gebäudeinneren angeordnet. Die außenliegenden Büros dienen als eine natürliche Temperaturpufferzone. Eine hochmoderne Gebäudetechnik sorgt für stabile Bedingungen: Zwei Kompressionskälte-Erzeuger stellen Klimakaltwasser bereit, während eine Maschine mit Sole 0°C-kaltes Wasser erzeugt, das zur Entfeuchtung der Luft dient. Hybride Rückkühler unterstützen in der kalten Jahreszeit die Erzeugung von Labor- und Klimakaltwasser und nutzen die Abwärme anschließend direkt zur Erhitzung. Die Wärmeversorgung erfolgt über das Zentralnetz der Universität Paderborn, wodurch das PhoQS Lab nachhaltig mit Energie versorgt wird.
Die besondere Gebäudekonstruktion
Eine besondere konstruktive Herausforderung bestand darin, die schwingungsempfindlichen Bereiche geschossweise anzuordnen, um diese in einem kompakten Baukörper mit möglichst geringem Flächenverbrauch zu integrieren. Die schwingungssensibelsten Geräte befinden sich im unteren Geschoss direkt auf dem Gründungsniveau und somit unmittelbar auf dem Grundgebirge. Sie sind teilweise zusätzlich auf schwingungsentkoppelten Spezialfundamenten gelagert. Somit konnten die extrem hohen baulichen Anforderungen umgesetzt werden.
Eine weitere hohe Anforderung an die Gebäudetechnik betrifft die Luftfeuchtigkeit in den Optiklaboren und das konstante Raumklima in den Reinräumen, in denen die Temperatur entweder 18°C oder 21°C betragen muss.
Der Neubau ist mit einem Verbindungsgang an das bestehende Laborgebäude P8 angebunden.
Beeindruckende Bauleistung für höchste Präzision
Als Bauherr verantwortete der BLB NRW die umfassende Steuerung, Koordination und Kontrolle eines der technisch anspruchsvollsten Forschungsbauten des Landes. In enger Abstimmung mit der Universität Paderborn und den wissenschaftlichen Nutzerinnen wurde das PhoQS Lab geplant und realisiert – unterstützt durch die Expertise von rund 25 Ingenieurbüros, Fachplanern und Fachplanerinnen, Sachverständigen sowie Gutachtern und Gutachterinnen.
„Die integrale Planung für dieses ambitionierte Projekt erfolgte in einem sehr engen Dialog – die hohe Zahl spezialisierter Beteiligter verdeutlicht die Komplexität und den Anspruch dieses Spezialbaus.“
— Markus Nabrotzki, verantwortlicher Planer des BLB NRW
Nachhaltig gedacht und barrierefrei gestaltet
Der Forschungsbau erfüllt die Anforderungen für die BNB-Zertifizierung in Silber und gilt als Vorreiter nachhaltigen Bauens. Bereits bei Projektbeginn – vor Einführung der Zertifizierungspflicht – setzte der BLB NRW auf:
- Photovoltaikanlage auf der gesamten Dachfläche
- Hochdämmende Gebäudehülle
- Effiziente Wärmerückgewinnung
- Kompakte Bauweise für maximale Flächeneffizienz
Die Wärmeversorgung erfolgt über das zentrale Netz der Universität – ressourcenschonend und zukunftsfähig.
Die verfügbare Dachfläche des PhoQS Lab ist vollständig mit einer Photovoltaikanlage ausgestattet.
Der Haupteingang des PhoQS Lab ist barrierefrei über den Vorplatz zugänglich. Zudem befinden sich barrierefreie Stellplätze in unmittelbarer Nähe. Alle öffentlichen Bereiche des Gebäudes wurden barrierefrei errichtet. Das Raumprogramm und die Flächen für die technische Gebäudeausrüstung wurden besonders flächeneffizient in einem kompakten Baukörper umgesetzt und die hochdämmende Gebäudehülle unterschreitet gesetzliche Energiestandards.
Ein Leuchtturmprojekt für Nordrhein-Westfalen
Die Gesamtkosten von etwa 82,7 Millionen Euro tragen das Land und die Universität gemeinsam; der Bund unterstützt nach Artikel 91b GG mit einer Fördersumme von 24,69 Millionen Euro. Das Projekt PhoQS Lab wurde bereits vom Wissenschaftsrat, der wissenschaftliche Vorhaben bewertet und Empfehlungen für die Forschungspolitik gibt, mit der Bestnote „herausragend“ bewertet. Auf dieser Grundlage erfolgte im Mai 2020 die Genehmigung durch die Gemeinsame Wissenschaftskonferenz (GWK). In der GWK wirken die Wissenschafts- und Finanzministerien von Bund und Ländern mit dem Ziel zusammen, die Leistungsfähigkeit des Forschungsstandorts Deutschland weiter zu fördern. Ihr Beschluss ist Ausweis der zukünftigen überregionalen Bedeutung des PhoQS Lab und war eine entscheidende Voraussetzung für die weitere Planung und Umsetzung des Projekts.
Raum für Forschung mit Wirkung
Ein zentrales Merkmal des PhoQS Lab ist seine ausgeprägte Interdisziplinarität. Der Neubau bietet optimale Bedingungen für 13 spezialisierte Arbeitsgruppen aus den Fakultäten Physik, Mathematik, Informatik und Elektrotechnik. In der modernen Infrastruktur werden aktuell über 15 nationale und internationale Forschungsprojekte gefördert.
Die durchdachte Raumstruktur und Laborausstattung ermöglichen es, Erkenntnisse aus der Grundlagenforschung gezielt in anwendungsnahe Technologien zu überführen – etwa in den Bereichen Quantenkommunikation, Quantenchips oder hochpräzise Messtechnik.
Im PhoQS Lab gibt es eine Reihe von Reinräumen um präziseste Forschungsergebnisse zu gewährleisten.
Besonderheiten in der Forschung: Was ist ein Reinraum?
Ein Reinraum ist ein Raum, in dem die Konzentration luftgetragener Teilchen sehr geringgehalten wird. Als luftgetragene Teilchen bezeichnet man alle Partikel und Stoffe, die in der Luft schweben und mit dem bloßen Auge zum größten Teil gar nicht wahrgenommen werden können. Derart „saubere“ Räume werden in der Forschung benötigt, wenn in der Umgebungsluft vorhandene Partikel die Arbeit stören würden. Bereits kleinste Mengen würden zu Verunreinigungen führen und Ergebnisse verfälschen.
Baukompetenz für die Zukunft
Trotz Herausforderungen durch Pandemie und geopolitische Lage konnte der BLB NRW das Projekt termin- und qualitätsgerecht fertigstellen. Das PhoQS Lab steht damit exemplarisch für die Leistungsfähigkeit des staatlichen Bauens in NRW.
Weitere Informationen zum PhoQS Lab auf den Webseiten der Universtiät Paderborn:
