MiLiQuant: Quantentechnologie nutzbar machen

Verbundprojekt von industriellen und universitären Partnern wird Laboraufbauten in industriell verwendbare Systeme überführen

23.05.2019

Die Quantentechnologie ist dabei, den Sprung von der wissenschaftlichen Erforschung zur konkreten Anwendung zu vollziehen. Einen Beitrag hierzu leistet das Forschungsprojekt "MiLiQuant", in dem Unternehmen und Universitäten kooperieren, um neue Entwicklungen in der Quantentechnologie nutzbar zu machen. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützt das Projekt während drei Jahren bis Anfang 2022 mit rund 9,4 Millionen Euro. Die Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) ist an MiLiQuant im Rahmen einer Zusammenarbeit mit der Robert Bosch GmbH, Gerlingen, beteiligt. Weitere Projektpartner sind die Q.ant GmbH, Stuttgart, die Carl Zeiss AG, Jena, die Nanoscribe GmbH, Eggenstein-Leopoldshafen, und die Universität Paderborn.

In dem Verbundprojekt "Miniaturisierte Lichtquellen für den industriellen Einsatz in Quantensensoren und Quanten-Imaging-Systemen" (MiLiQuant) werden Strahlquellen auf der Basis von Diodenlasern so weiterentwickelt, dass sie eine industrielle Nutzung der Quantentechnologien ermöglichen. Dazu sollen miniaturisierte, frequenz- und leistungsstabile Strahlquellen realisiert werden, die einen Einsatz auch außerhalb von Laborbedingungen erlauben. Die Erarbeitung dieser Basistechnologien erfolgt dabei passgenau im Hinblick auf konkrete Anwendungen aus den Bereichen Quantensensorik und Quanten-Imaging.

JGU und Robert Bosch GmbH kooperieren zur Herstellung von Gyroskopen

Miniaturisierte Lichtquellen werden für den industriellen Einsatz in Sensoren und sogenannten Imaging-Systemen, also bildgebenden Verfahren, benötigt. Im Fokus des Verbundprojekts steht die Erforschung und Entwicklung kompakter, industrieller Lichtquellen mit Ausgangsleistungen bis zu einem Watt. Diese Lichtquellen nutzen dabei entweder selbst quantenmechanische Phänomene oder sie ermöglichen die Nutzung quantenmechanischer Effekte. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus der Quanten-, Atom- und Neutronenphysik (QUANTUM) am Institut für Physik der JGU werden als Demonstration für einen Quantensensor in Zusammenarbeit mit der Robert Bosch GmbH zwei sogenannte Gyroskope entwickeln, also Drehratensensoren, die zum Beispiel beim autonomen Fahren dafür sorgen, dass das Fahrzeug die Spur hält. "Wir erstellen einen Sensor auf der Basis von Kernspin-Komagnetometrie mit Alkali-Gas-Zellen und einen weiteren auf der Basis von Farbzentren in Diamanten", erklärt Dr. Arne Wickenbrock, Mitarbeiter von QUANTUM und dem Helmholtz-Institut Mainz (HIM). "Gerade in letzterem sehen wir ein großes Miniaturisierungspotenzial."

Weitere Anwendungsmöglichkeiten, die im Verbundprojekt realisiert werden sollen, sind beispielsweise der Einsatz diamantbasierter Sensoren in der medizinischen Diagnostik wie dem Nachweis von Hirn- und Nervenaktivität während einer Operation, Quantensensoren zur nichtinvasiven Messung von Neuroaktivität und Herzfrequenz bei Ungeborenen und strahlungsreduzierte Mikroskopie im mittleren Infrarot-Bereich.