Eigenschaften, Anwendungen und ökonomische Chancen von Quantensensoren

Alissa Wilms, Florian Neukart

Georg Michael Kalvius

Simon Schmitt

Zusammenfassung Die Verwendungsmöglichkeiten und das Leistungsvermögen von Quantensensoren übertreffen klassische Sensoren bei Weitem. Vor allem Stickstoff‐Fehlstellen‐Zentren in Diamant sind mit ihrem Elektronenspin ein interessanter Kandidat für quantenmetrologische Anwendungen wie Kernspinresonanz‐Messungen. Allerdings begrenzt die kurze Relaxationszeit im Millisekundenbereich bislang die Präzision bei Frequenzmessungen. Die neue Messmethode Qdyne nutzt die alte Idee der heterodynen Detektion. Sie steigert so die Frequenzauflösung von Quantensensoren um mehr als sechs Größenordnungen. Diese und weitere Entdeckungen werden Quantensensoren mit hoher Wahrscheinlichkeit den Weg in industrielle Anwendungen ebnen.

Adriana Pálffy

© 2019 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, WeinheimPhysik Journal 18 (2019) Nr. 8/951Die Wechselwirkung von Licht und Atomkernen er-möglicht einige faszinierende Anwendungen: von der hochpräzisen Atomkernuhr über einen kompakten Energiespeicher bis zum Informationsträger im Quantencomputer. Entscheidend ist dabei, ob sich die Eigenschaften von Licht und Materie gezielt kon-trollieren lassen.

Herbert M. Rubin

Wolfgang Dür, Stefan Heusler

In diesem Artikel wird der Zugang zur Quantenphysik uber das einfachst mogliche Modellsystem, das Qubit, erweitert zu der Kombination von zwei Qubits. Dabei tritt erstmals das fur die Quantenphysik zentrale Konzept der Verschrankung auf, welches nicht nur seltsame Eigenschaften der Quantenphysik illustriert, sondern auch der Schlussel zum Verstandnis von modernen Anwendungen der Quantenphysik ist. Ahnlich wie im Falle des einzelnen Qubits wird dabei versucht, die Grundprinzipien von Verschrankung und deren Anwendung mit Hilfe einfacher Mathematik und Bilder zu vermitteln, wobei Visualisierungen eine zentrale Rolle spielen. Die behandelten Themen umfassen verschrankte Zustande, Operationen und Messungen. Die moglichen physikalischen Realisierungen und Anwendungen, insbesondere im Bereich der Quanteninformation, werden hier kurz angesprochen, und in einer weiteren Publikation vertieft diskutiert.