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Siegel des BIPM

Megacoole Nachricht für die Welt der Metrologie: Es gibt neue Einheiten-Vorsätze (Präfixe) für extrem große und extrem kleine Zahlenangaben: Ronna und Quetta sowie ronto und quecto. Die Bekanntheit von Mega (eine Million) oder milli (ein Tausendstel) werden sie sicherlich nicht so schnell erreichen. Aber die Erweiterung war beispielsweise deshalb notwendig, weil durch die Digitalisierung die weltweiten Datenmengen exponentiell wachsen. Hier werden schon jetzt die Präfixe am oberen Ende der bestehenden Skala verwendet. Präfixe für sehr kleine Zahlen sind  für die Quantenwissenschaft und die Teilchenphysik sehr nützlich, betont die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), die als nationales Metrologieinstitut die oberste Instanz in Deutschland für alle Fragen des richtigen und zuverlässigen Messens ist.

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Optische Atomuhr mit hochgeladenen Ionen

Optische Atomuhren sind die genauesten je gebauten Messgeräte und sind inzwischen zu einer Schlüsseltechnik in der Grundlagen- und der angewandten Forschung geworden, etwa zum Test der Konstanz von Naturkonstanten oder für Höhenmessungen in der Geodäsie. Jetzt haben Forschende des QUEST-Instituts in der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Institut für Kernphysik (MPIK) Heidelberg, der TU Braunschweig und im Rahmen des Exzellenzclusters QuantumFrontiers zum ersten Mal eine optische Atomuhr realisiert, die auf hochgeladenen Ionen basiert. Diese Art von Ionen bietet sich für eine solche Anwendung an, da sie außergewöhnliche atomare Eigenschaften und eine geringe Empfindlichkeit gegenüber externen elektromagnetischen Feldern haben. Über ihre Ergebnisse berichten die Forschenden in der aktuellen Ausgabe von Nature.

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Seit dem 1. Juni arbeiten das Braunschweiger Zentrum für Systembiologie (BRICS) der TU Braunschweig und die PTB in Braunschweig offiziell zusammen. Erforscht werden sollen weltweit geltende, objektive Maßstäbe – Einheiten, Grenzwerte und Messmethoden – für sogenannte Biologics (Biopharmazeutika). Dies nützt etwa der Cholesterin-Diagnostik oder der Insulintherapie. Beteiligt sind auch das Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) und das Leibniz-Institut DSMZ – Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen. (Ansprechpartner: Gavin O'Connor, 0531 592-3200, Opens local program for sending emailgavin.oconnor(at)ptb.de)

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Bis zu 15 Millionen Euro des Bundes werden in den kommenden drei Jahren in die niedersächsische Quantentechnologie fließen. Sogenannte QVLS-iLabs-Labore sollen die Forschungsarbeit mit der Wirtschaft verknüpfen. Die Entwicklerinnen und Entwickler der TU Braunschweig, der Leibniz Universität Hannover und der PTB wollen bis 2025 einen Quantencomputer in Betrieb nehmen.

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Die bestehende Glasfaserverbindung für Zeit und Frequenzübertragung zwischen der PTB und der Leibniz Universität Hannover wird zu einer Teststrecke für Quantenkommunikation ausgebaut. Das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) mit 1,5 Millionen Euro geförderte Projekt InterSync etabliert eine abhörsichere Datenverbindung zwischen den beiden mehr als 70 Kilometer entfernten Einrichtungen. Ein Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern erforscht und demonstriert dafür neue, präzise Zeitsynchronisations-Methoden speziell für den Einsatz in Quantennetzwerken und der Quantenkryptografie. Das Projekt wird von der Leibniz Universität koordiniert. (PTB-Ansprechpartner: Stefan Kück, 0531 592-4010, stefan.kueck(at)ptb.de)

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In einem Programm namens Hightech-Inkubator fördert das Land Niedersachsen mit 4,7 Mio Euro den Aufbau einer langfristigen und schlagkräftigen Struktur zur Unterstützung von Deep-Tech-Firmengründungen im Umfeld der Quantentechnologien. Getragen wird das Programm mit einer Förderzeit bis Ende 2024 durch das Quantentechnologie- Kompetenzzentrum der PTB, zusammen mit den universitären Partnern aus Hannover (Leibniz Universität) und Braunschweig (Technische Universität). Zugleich ist der Inkubator eingebunden in das Quantum Valley Lower Saxony (QVLS). (Ansprechpartner: Nicolas Spethmann, 0531 592-2009, Opens local program for sending emailnicolas.spethmann(at)ptb.de)

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Auszeichnungen

Frank Härtig

Vizepräsident der PTB, Frank Härtig

Der Vizepräsident der PTB ist seit dem 1. August Mitglied im Aufsichtsrat der Deutschen Akkreditierungsstelle GmbH (DAkkS), dem Vertreter des Bundes und der Länder angehören.

Richard Lange

Der Wissenschaftler im Fachbereich 4.4 Zeit und Frequenz hat den SAMOP-Dissertationspreis der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG) für seine Doktorarbeit mit dem Titel „High-precision frequency comparisons and searches for New Physics with Yb+ optical clocks“ erhalten.

Jens Flügge

Der Leiter des Fachbereichs Dimensionelle Nanometrologie

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Ionenfalle des Projektes Opticlock

In Ionenfallen-Quantencomputern dienen Lichtteilchen (Photonen) zum Auslesen der in den Ionen-Qubits gespeicherten Information. Herkömmliche Ionenfallen besitzen Elektroden zur Erzeugung des Fallenpotenzials und separate Komponenten zur Photodetektion. Das neuartige PTB-Konzept führt diese beiden Bestandteile erstmals zu einem integrierten Bauteil zusammen. (Technologieangebot 532)

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Für Präzisionslängenmessungen an Objekten mit Strukturen im Nanometerbereich werden häufig Laser-Interferometer eingesetzt. Bei hohen Präzisionsanforderungen wirkt sich bereits ein minimal geänderter Brechungsindex der Luft negativ aus. Eine Messung im Vakuum würde diese Einflüsse vermeiden, ist aber nicht bei allen Messobjekten möglich. Zusammen mit dem Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme in Ilmenau wurde ein Verfahren entwickelt, das auf einer luftgelagerten Vakuum-Abdichtung beruht. Das Messobjekt kann außerhalb des Vakuums positioniert werden, und mit Ausnahme eines sehr kleinen Luftspalts verläuft der Strahlengang des Interferometers im Vakuum. (Technologieangebot 420)

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Chlorwasserstoff-Gas (HCl) kommt als Verunreinigung in Biogas/Biomethan, Schornsteinemissionen oder in der Luft von Reinräumen vor und ist gesundheitsschädlich. Insbesondere für gesetzlich vorgeschriebene Messungen ist die Rückführung bisher ein Problem. In der PTB wurde das weltweit erste spektroskopische HCl-Primärnormal entwickelt und metrologisch validiert.

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