Quantensensorik für die Positionsbestimmung

Bongs, Kai

Christian Schubert

Quantensensorik auf Basis der Atominterferometrie bietet die Möglichkeit driftfreier und absoluter Rotations- und Beschleunigungsmessungen. Potentielle Anwendungsgebiete finden sich im Bereich der Gravimetrie und der Positionsbestimmung, im letzteren Fall durch den Einsatz atominterferometrischer Sensoren in einer Inertialmesseinheit oder auch der Navigation nach Schwerefeldkarten. Dieses bietet die Perspektive einer reduzierten Abhängigkeit von GNSS. In diesem Beitrag werde ich das Prinzip der Atominterferometrie erläutern, ausgewählte aktuelle Entwicklungen benennen sowie relevante Entwicklungsaktivitäten im DLR vorstellen und diskutieren.

Thomas Gerster, Nicolas Spethmann

Zusammenfassung Die rasanten Fortschritte in der Wissenschaft, sowie der technologischen Entwicklung der letzten Jahre ermöglichen es, nun maßgeschneiderte Quanteneffekte auszunutzen und die Kontrolle und Manipulation von einzelnen Quantenteilchen zu ermöglichen. Diese häufig auch als 2. Quantenrevolution bezeichnete Entwicklung erschließt neue, mit klassischen Methoden nicht zugängliche Anwendungsbereiche von der Sensorik und Messtechnik bis zur Quanteninfomationsverarbeitung und Quantenkommunikation. Diese neuartigen Komponenten und Systeme bergen ein großes Potential für eine breite kommerzielle Nutzung und sind daher für die europäische Wirtschaft ein hoch relevanter Zukunftsmarkt. In dieser Einführung soll neben einem kurzen Überblick über das Themenfeld der Quantentechnologien, ein Fokus auf die Grundprinzipien der Quantensensorik und ihren möglichen Anwendungen gelegt werden. Für die Überführung der Quantentechnologien aus dem forschungslabor in robuste und anwenderfreundliche Komponenten und Systeme, sind, neben dem Technologietransfer eng miteinander verzahnte Aktivitäten im Bereich der Standardisierung, Charakterisierung, Zertifizierung und Messtechnik, bis hin zu Themen der Weiterbildung und dem Wissenstransfer in Industrie und Gesellschaft notwendig. Hierzu können in einem ganzheitlichen Ansatz insbesondere die nationalen Metrologieinstitute mit ihrer Bündelung an QT-Infrastruktur und -Expertise in einem gemeinschaftlichen, europäischen Kontext beitragen.

Sabine Seelenmeyer, Martin Heinig

Mark Ulanov, Lin Jin, Wolfram H. P. Pernice

Zusammenfassung Kristallographische Defekte in Diamant wie das Stickstoff‐Fehlstellenzentrum und die Gruppe‐IV‐Defekte bilden stabile und kontrollierbare Elektronen‐Spin‐Quantensysteme. Gruppe‐IV‐Defekte sind hierbei durch ihre Inversionssymmetrie besonders stabile Kandidaten für die Integration in nanophotonische Strukturen. Eine Reihe vielversprechender diamantbasierter Lichtwellenleiterstrukturen und ihre Funktionsweisen werden in diesem Artikel vorgestellt. Die Anwendungsmöglichkeiten dieser Plattform in der Quantentechnologie reichen vom Quantenrechnen und von der Quantenkommunikation bis hin zur Quantensensorik.

Nicolas Gisin