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Quantensensorik stark im Kommen

Berliner Team hat laserbasierte Quantensensoren für Weltraumeinsatz entwickelt, erprobt und qualifiziert.

Bei der Eröffnung der letzten LASER World of PHOTONICS in München bezeichnete Peter Leibinger (Trumpf Gruppe) Quantentechnologien als das nächste große Thema im Bereich der Photonik. Aktuelle Zahlen bestätigen das – Regierungen und Industriekonzerne auf der ganzen Welt wollen erhebliche Beträge investieren. Das Rennen um die Technologieführerschaft läuft.

Deutschland und Europa liegen dabei im Mittelfeld. Im März 2017 hat der Economist Zahlen von McKinsey veröffentlicht, wonach schon 2015 weltweit etwa 7000 Menschen im Bereich der Quantentechnologien arbeiteten. Das Budget dafür lag bei etwa 1,5 Milliarden Euro. Mit 120 Mio. Euro kamen die deutschen Aufwendungen in der EU (550 Mio. Euro) an die Spitze.

In den kommenden Monaten wird sich das Bild erheblich verändern: Einerseits wird das europäische Flagship Projekt zu Quantentechnologien 2018 mit Ausschreibungen beginnen. Über 10 Jahre sind insgesamt 1 Mrd. Euro Förderung geplant. Andererseits soll nach Auskunft des VDI TZ das Thema Quantentechnologie als ressortübergreifende Initiative auch in Deutschland kommen. Das BMBF hat bereits ein eigenes Referat „Quantentechnologien; Photonik“ eingerichtet. Und schon 2017 sind drei Pilotprojekte gestartet worden: Qube-Sat, Optic­lock, BrainQSens.

Dem stehen neue Initiativen in den USA (National Quantum Initiative mit 500 Mio. USD ist vorgeschlagen), vielen euro­päischen Staaten und Asien gegenüber. China dominiert das Feld mit vielfältigen Programmen, eigenen Instituten und Erfolgen wie der ersten Quantenkommunikation über einen Satelliten. Auch der private Alibaba-Konzern plant, ein eigenes Forschungszentrum aufzubauen. Über drei Jahre sollen da 15 Mrd. USD investiert werden, um neue Technologien wie künstliche Intelligenz und Quantencomputer zu erforschen.

Laser für die Quantensensorik

Während sich die öffentliche Diskussion vor allem auf kryptografische Verfahren und Quantencomputer fokussiert, passieren im Bereich der Quantensensorik erhebliche Fortschritte. Quantensensoren nutzen die quantenmechanischen Eigenschaften der Materie, um physikalische Größen wie Frequenz, Beschleunigung, elektromagnetische Felder oder Temperatur mit extrem hoher Genauigkeit zu bestimmen. Die Messverfahren sind meist lokal kalibrierbar und lassen sich oft auf Naturkonstanten zurückführen.

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