Quanten-Messtechnik

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Unser Leistungsangebot#

Quantentechnologische Messmethoden und Sensoren machen sich spezielle Effekte der Quantenphysik zunutze, wie etwa die Quantenverschränkung, und werden zukünftig Anwendungen mit beispiellos hohen Empfindlichkeiten und Genauigkeiten erlauben.

Beim Quantenimaging werden nicht-klassische Photonenzustände genutzt, um die Bildgebung mit bisher ungenutzten Wellenlängen zu realisieren, z. B. für die Biologie, Medizin- oder Messtechnik. Das Fraunhofer ILT entwickelt in diesem Bereich u. a. parametrische Photonenquellen für Quantenimaging-Anwendungen im mittleren Infrarot (MIR), wo viele Stoffe charakteristische Absorptionslinien aufweisen. Mit Hilfe verschränkter Photonen lassen sich Interaktions- und Detektionswellenlänge trennen und hochempfindliche Siliziumdetektoren für die Auswertung der Bildinformation nutzen.

Künstlerische Darstellung für die Superposition von einzelnen Wellen.
© agsandrew - stock.adobe.com
Künstlerische Darstellung für die Superposition von einzelnen Wellen.
Optische Komponenten in einem nichtlinearen Interferometer für das Quantenimaging.
© Fraunhofer ILT, Aachen / Volker Lannert.
Optische Komponenten in einem nichtlinearen Interferometer für das Quantenimaging.
Parametrische Quelle für verschränkte Photonen.
© Fraunhofer ILT, Aachen / Volker Lannert.
Parametrische Quelle für verschränkte Photonen.

Auch im Bereich der Fertigungsmesstechnik sind neue Lösungen auf quantentechnologischer Basis gefragt: Hier ist die Kombination der Optical Coherence Tomography (OCT) mit dem Quantenimaging von besonderem Interesse. Dabei lässt sich die OCT-Methode mit Quanteninterferometern kombinieren, z. B. zur Detektion innenliegender Fehlstellen und Volumeneigenschaften in Keramiken.

Quanten-Sensoren werden Anwendungen mit beispielloser Empfindlichkeit und Genauigkeit erlauben. Stickstoff-Fehlstellen in der Gitterstruktur von Diamantkristallen (NV-Zentren) lassen sich dabei beispielsweise nutzen, um Magnetfelder mit besonders hoher Sensitivität zu messen. Im Fraunhofer Cluster of Excellence Advanced Photon Sources CAPS forscht das Fraunhofer ILT unter anderem an der Erzeugung von NV-Zentren in Diamant mittels ultrakurzer Laserpulse.

Das Fraunhofer ILT ist zudem an der Entwicklung hochpräziser Thorium-229-Uhren auf quantentechnologischer Basis beteiligt. Diese basieren auf einem Strahlungsübergang im Thorium-Atomkern und werden die Genauigkeiten aller bisherigen Cäsium- und optischen Atomuhren voraussichtlich übertreffen. Die Anregung der Thorium-Kerne findet dabei durch hochpräzise Laser statt, die Gegenstand der aktuellen Forschung sind.

Ausgewählte Forschungsprojekte#

Fraunhofer Cluster of Excellence Advanced Photon Sources CAPS

Fraunhofer-Leitprojekt »QUILT«

Quantum Methods for Advanced Imaging Solutions

Videos#

Video vom 4.3.2021

Die nächste Generation der Hochleistungs-UKP-Laser

Im Fraunhofer Cluster of Excellence Advanced Photon Sources CAPS bündeln 13 Fraunhofer-Institute ihre Expertise für die Entwicklung von Lasersystemen, die mit ultrakurzen Pulsen (UKP) höchste Leistungen erreichen, und erforschen deren Einsatzpotenziale. 

Video vom 26.4.2019

Quantentechnologie am Fraunhofer ILT

Im Bereich der Quantentechnologie stehen wir am Beginn der technischen Umsetzung bisher ungenutzter Effekte, die neuartige Anwendungen ermöglichen. Am Fraunhofer ILT werden u. a. Photonenquellen, photonische Komponenten und Systeme für zukünftige Anwendungen der Quantentechnologie entwickelt.

Branchen#

Lasertechnik trägt in unterschiedlichen Branchen zur Lösung anspruchsvoller Aufgabenstellungen bei. Ob als Werkzeug in der Automobilfertigung, als Messmittel im Umweltbereich, als Diagnose- oder Therapieinstrument in der Medizintechnik oder als Kommunikationsmedium in der Raumfahrttechnik, der Laser bietet vielfache Einsatzmöglichkeiten mit hoher Produktivität und hoher Effizienz.

Auf den Branchen-Webseiten finden Sie weitere Informationen und eine Auswahl aus unserem Angebot.

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Projektergebnisse#

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Unsere Leistungsangebote decken ein weites Themenspektrum ab. Verwandte Themen zur Quanten-Messtechnik und weitere Schwerpunkte aus Forschung und Entwicklung finden Sie unter den folgenden Links.