Quantensensorik und -messtechnik

Quantensensorik und Quantenmesstechnik zeichnet sich durch ihre Präzision und Empfindlichkeit aus. Schon ein einzelnes Qubit kann genügen, um präzisere Daten zu liefern als herkömmliche Sensoren. Dadurch werden Informationen zugänglich, die bisher nicht oder nur mit sehr hohem Aufwand zu gewinnen waren.

Die ultrapräzisen Sensor- und Messsysteme machen sich quantenmechanische Phänomene wie die Verschränkung einzelner Atome und Photonen zu Nutze. Damit lassen sich kleinste Veränderungen der Umgebung registrieren, seien es veränderte magnetische oder elektrische Feldstärken, Temperaturen, Drücke oder Frequenzen oder auch Rotations-, Beschleunigungs- oder Gravitationskräfte.

World of Quantum 2025

Schon zum 3. Mal bietet die World of Quantum führenden Lösungsanbietern und Forschungseinrichtungen aus der Quantensensorik, Quantenmesstechnik und der Quantenbildgebung eine internationale Plattform. Auch dank der beiden zeitgleichen Leitmessen Laser World of Photonics und automatica kommt auf dem Messegelände eine branchenübergreifende Fachcommunity mit breitem Anwendungs-Know-how, photonischen Enabling-Kompetenzen und wissenschaftlicher Exzellenz zusammen.

Werden Sie Teil dieser Community! Verschaffen Sie sich Einblick in die Zukunft der quantentechnologischen Mess- und Sensortechnik und in neueste Trends der

• quantenoptischen Spektroskopie und Bildgebung
• Quantenmagnetometrie
• Quantengeodäsie und Quantengravimetrie
• Quantensensorisch unterstützten Material- und Qualitätsprüfung
• ultrapräzisen Zeitmessung
• quantenoptischen chemischen und biomedizinischen Analytik
• quantensensorisch unterstützten Navigation

Stark in der Anwendung

Quantenmagnetometer können Magnetfelder in Picotesla Auflösungen detektieren. So lassen sich Biosignale des menschlichen Körpers kontaktlos erfassen, um damit Prothesen, Exoskelette, Cobots oder perspektivisch digitale Endgeräte zu steuern. Dieses quantensensorische „Native Sensing“ hat das Zeug zum Game-Changer im Design jeglicher Mensch-Maschine-Schnittstellen. Großes Potenzial bergen auch miniaturisierte Chip-basierte Quantengyroskope für die hochpräzisen und driftfreie Rotationsmessung anhand des der Frequenz Kernspins einzelner Atome. Über den Einsatz in der Positionsbestimmung von Satelliten könnte diese Technologie künftig den Weg in Flugzeuge, Fahrzeuge sowie Schiffe und U-Boote finden.

Auch in der Medizin, Biotechnologie und Chemie sowie der Materialanalytik und Qualitätskontrolle sind quantensensorische Ansätze vielversprechend: So sollen Polarisatoren auf Nanodiamantbasis Verfahren wie die Magnetresonanztomographie um Größenordnungen empfindlicher machen; unter anderem im Sinne einer früheren Erkennung von Herz-Kreislauf- oder Krebserkrankungen anhand minimal veränderter Magnetfelder. Der Ansatz ist auch industriell nutzbar, um über Magnetfeldsignaturen winzige Risse und Formabweichungen aufzuspüren. Interessant ist das überall, wo im Mikro-, Nano- oder sogar Subnanometerbereich gearbeitet wird.

Auch ein Dilemma bei Gewebeuntersuchungen könnten neue quantensensorische Ansätze lösen: Der Einsatz verschränkter Photonen verschiedener Wellenlängen erlaubt es, im Gewebe sanftes optimal absorbiertes Licht zu nutzen, für das es bisher an Detektoren fehlt. Durch die Fernwirkung der Verschränkung wird die Lücke virtuell geschlossen: Denn der Zustand der Photonen im Gewebe lässt sich außerhalb an den verschränkten Photonen der anderen, gut detektierbaren Wellenlänge ablesen. Die Nutzung der Verschränkung ist auch im Quantenimaging vielversprechend, um stundenlange Prozesse in lebenden Zellen hochaufgelöst zu beobachten, ohne diese durch hohe Dosen kurzwelliger Strahlung zu schädigen. Denn das Licht im Gewebe ist ein anderes als das für Bildgebung. Mit ähnlichen Methoden erschließt auch die Quantenspektroskopie den Weg zu höheren Auflösungen und präziseren Analysen.