Projekt

QUASENS

Quantensensor mit Strontiumstrahlen

Motivation

Quantentechnologien sind dabei, Naturwissenschaft, Technik und Gesellschaft zu revolutionieren. Insbesondere die Quantentechnologie 2.0 eröffnet viele neue Möglichkeiten. Als Paradebeispiel dieser Technologiefamilie erlauben Atominterferometer die zeitliche Evolution eines quantenmechanischen Superpositionszustandes zu Messzwecken einzusetzen. Die Energiedifferenzen der beteiligten Zustände können als hochpräziser Taktgeber einer optischen Uhr Anwendung finden, die eine entscheidende Rolle für die Kommunikation, Synchronisation und die Satellitennavigation spielen. Auf der anderen Seite eignen sich Atominterferometer auch für extrem empfindliche Messungen von elektrischen und magnetischen Feldern und inertialen Kräften für Navigation und Geophysik.

Ziele und Vorgehen

Das QUASENS Konsortium wird eine hochkompakte optische Uhr basierend auf Atominterferometrie an einem thermischen Strontium-Atomstrahl entwickeln. Diese Atomuhr kommt also ohne Laserkühlung und Fallentechnologie aus. Die optische Übergangsfrequenz des verschränkten Zustandes soll durch einen Frequenzkamm in eine nutzbare Frequenz im Radiowellenbereich geteilt werden, sodass der ausgegebene Takt mit etablierten Radiofrequenz-Uhren kompatibel ist.

Innovation und Perspektiven

Dieser Ansatz erlaubt einerseits eine Verbesserung der Uhrenstabilität im Vergleich zu Radiofrequenz-Uhren, ist jedoch deutlich weniger komplex als optische Gitter- und lonenuhren. Die QUASENS-Uhr kann so kompakt und stabil genug für Anwendungen außerhalb des Labors werden. Gleichzeitig ist das Atominterferometer adaptierbar als Quantensensor. Der entwickelte Demonstrator soll perspektivisch zu einem marktreifen Produkt weiterentwickelt und optische Uhren- und Quantensensortechnologie so einem breiten Anwenderkreis in Wissenschaft und Wirtschaft zugänglich gemacht werden.

Projektdetails

Projektlaufzeit:
01.06.2021 - 30.06.2025

Projektvolumen:
4,4 Mio. Euro (zu 73,4% durch das BMBF gefördert)

Projektpartner
Menlo Systems GmbH

Martinsried / Germany

Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik

Berlin / Germany

Humboldt-Universität zu Berlin
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät, Institut für Physik

Berlin / Germany

Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)

Braunschweig / Germany

Qubig GmbH

München / Germany

LAYERTEC GmbH

Mellingen / Germany

VACOM Vakuum Komponenten & Messtechnik GmbH

Großlöbichau / Germany

Deutsche Telekom Technik GmbH (assoziiert)

Bremen / Germany