(Hoch-)Schule

„Think Metrology“ heißt es vom 26. bis 29. August 2024 auf dem Weltkongress der Internationalen Messtechnischen Konföderation (IMEKO). Er wird ein Gipfeltreffen der weltweit führenden Metrologen. Mehr als 700 Forschende und Anwender werden über Innovationen und aktuelle Themen aus dem großen Feld der Messtechnik berichten. Ab Oktober 2023 können Sie sich registrieren lassen und Ihr Paper einreichen. Website: https://www.imeko2024.org/index (Kontakt: imeko2024(at)ptb.de)

Im kürzlich gestarteten Projekt „TruePA“ (Truly Resilient Quantum Limited Traveling Wave Parametric Amplifiers) entwickeln Forschende der PTB zusammen mit sieben europäischen Partnerinstitutionen die nächste Generation parametrischer Verstärker, kurz TWPAs. Wegen ihres extrem niedrigen Rauschens sind sie von Bedeutung für die Detektion schwacher elektromagnetischer Signale bei Mikrowellenfrequenzen von einigen Gigahertz. Die EU fördert das Projekt mit drei Millionen Euro über eine Laufzeit von drei Jahren. Website des Projekts: www.truepa.eu. (Ansprechpartner: Lukas Grünhaupt, Telefon: 0531 592-2420, lukas.gruenhaupt(at)ptb.de)

Alle, die in einer wissenschaftlichen Arbeit Präzisionsmessungen durchgeführt haben, sollten aufhorchen: Sie können sich für den Helmholtz-Preis bewerben. Er ist die höchste europäische Auszeichnung in der Metrologie, der Wissenschaft vom exakten Messen. Verliehen wird er in zwei Kategorien: „Präzisionsmessung in der Grundlagenforschung“ und „Präzisionsmessung in der angewandten Messtechnik“. In jeder Kategorie winkt ein Preisgeld von 20 000 Euro. Mit dem Preis ehren der Helmholtz-Fonds e. V. und der Stifterverband für die Deutsche Wissenschaft alle zwei Jahre Forschende für hervorragende wissenschaftliche und technologische Errungenschaften auf dem Gebiet der Präzisionsmessungen in Physik, Chemie und Medizin. Bewerbungsschluss für die aktuelle Ausschreibung ist der 31. Januar 2024. Weitere Informationen über den Preis und das Bewerbungsverfahren finden sich auf der Webseite des Helmholtz-Fonds.

Die Quantenkommunikation verspricht eine abhörsichere Übertragung von Informationen. Die quantenbasierte Schlüsselverteilung ist dabei weit erforscht und inzwischen reif für die Anwendung. Im Innovationshub für Quantenkommunikation fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) 36 Einrichtungen, um Forschungsinstitute und Unternehmen zu vernetzen. Das begleitende Schirmprojekt (SQuaD) wird von der PTB in engem Schulterschluss mit dem Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) koordiniert. Es bringt Akteure aus Forschung und Industrie zusammen und erweitert Testumgebungen für die Quantenkommunikationstechnologie. (Ansprechpartner: Nicolas Spethmann, 0531 592-2009, nicolas.spethmann(at)ptb.de)

In einem internationalen Forschungsprojekt namens AQuRA („Advanced Quantum Clock for Real-World Application“) soll in 3,5 Jahren eine optische Atomuhr basierend auf neutralen Atomen entstehen, die sehr genau und robust zugleich ist. Sie kann dann ohne aufwendige Laboraufbauten und ohne den Einsatz von Atomuhrspezialisten im Praxisalltag genutzt werden, etwa wenn Geodäten die Erhöhung des Meeresspiegels aufgrund der Klimaerwärmung messen wollen. Die EU fördert das Projekt mit 7,5 Mio Euro. Neben der PTB sind an dem Projekt acht weitere Partner aus Metrologieinstituten, Universitäten und der Industrie aus sechs Ländern beteiligt. Die Koordination liegt bei der Universität Amsterdam.

In einer zunehmend digitalisierten Welt muss auch die Qualitätssicherung neu gedacht werden, als Grundvoraussetzung für die digitale und grüne Transformation der Wirtschaft. In der vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) ins Leben gerufenen Initiative QI-Digital suchen die zentralen Akteure der deutschen Qualitätsinfrastruktur (QI) gemeinsam mit interessierten Stakeholdern aus Wirtschaft und Forschung neue Lösungen für eine moderne Qualitätssicherung. Beim QI-Digital Forum im Oktober wurden die Herausforderungen und Möglichkeiten für die Qualitätssicherung diskutiert und Lösungsansätze sowie die Pilotprojekte aus der Initiative QIDigital vorgestellt. Zuvor war ein Beirat gewählt worden, dem Expertinnen und Experten aus Unternehmen und Verbänden, Vertreterinnen und Vertreter aus Forschungseinrichtungen und Behörden sowie Akteure der QI angehören.

Optische Atomuhren sind die genauesten je gebauten Messgeräte und 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. Am QUEST-Institut in der PTB wurde in einer Kooperation und im Rahmen des Exzellenzclusters QuantumFrontiers zum ersten Mal eine optische Atomuhr realisiert, die auf hochgeladenen Ionen basiert.

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.

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.

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.