Verbundprojekt von industriellen und universitären Partnern

Das Forschungsprojekt Miliquant will Quantentechnologie nutzbar machen

| Autor / Redakteur: Petra Giegerich* / Ulrike Ostler

Ein Diamant auf einer parabolischen Lichtsammellinse ist der Hauptbestandteil des neuartigen Drehratensensors.
Ein Diamant auf einer parabolischen Lichtsammellinse ist der Hauptbestandteil des neuartigen Drehratensensors. (Bild: Arne Wickenbrock)

Die Quantentechnologie ist dabei, den Sprung von der wissenschaftlichen Erforschung zur konkreten Anwendung zu vollziehen. In dem Projekt „Miliquant“ kooperieren Unternehmen und Universitäten, um Laboraufbauten in industriell verwendbare Systeme zu überführen.

Beteiligt an Miliquant – der Kunstbegriff steht für „Miniaturisierte Lichtquellen für den industriellen Einsatz in Quantensensoren und Quanten-Imaging-Systemen“ - ist im Rahmen einer Zusammenarbeit mit der Robert Bosch GmbH, Gerlingen, die Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU). Weitere Projektpartner sind die Q.ant GmbH, Stuttgart, die Carl Zeiss AG, Jena, die Nanoscribe GmbH, Eggenstein-Leopoldshafen, und die Universität Paderborn. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützt das Projekt während drei Jahren bis Anfang 2022 mit rund 9,4 Millionen Euro.

Im Verbundprojekt 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 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 so genannten 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 so genannte Gyroskope entwickeln, also Drehratensensoren, die zum Beispiel beim autonomen Fahren dafür sorgen, dass das Fahrzeug die Spur hält.

Die Anwendungen

Arne Wickenbrock, Quantum-Mitarbeiter und dem Helmholtz-Institut Mainz (HIM), erläutert: „Wir erstellen einen Sensor auf der Basis von Kernspin-Komagnetometrie mit Alkali-Gas-Zellen und einen weiteren auf der Basis von Farbzentren in Diamanten. Gerade in letzterem sehen wir ein großes Miniaturisierungspotenzial.“

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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.

* Petra Giegerich arbeitet für die Abteilung Kommunikation und Presse bei der Johannes Gutenberg-Universität Mainz.

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