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A quantum computer uses qubits to perform its operations. To date, ion traps have proved to be one of the best ways of manufacturing, storing and manipulating qubits. The concept developed by PTB is based on integrating components that have been separate until now. These are the sensor for photon detection and the trap electrode, which is made of a superconducting layer. The two components have now been combined. When a photon is absorbed, the superconductor changes from the superconducting state into the normal-conducting state. This change of state can be detected by measuring the resistance. PTB’s new approach allows a simplified architecture of ion traps, which is of particular importance when it comes to mass production. (Technology Offer 545)

There is currently no reliable infrastructure for traceable calibration of measurement devices and sensors for measuring infrasound. As an important development step to improve this situation, a novel primary measuring setup for infrasound was set up at PTB. This new setup uses the decrease of ambient air pressure with increasing altitude as an excitation signal.

Following a successful pilot phase, accredited calibration laboratories will be able to apply for the digital calibration symbol starting in late March 2024 and thus provide digital proof that they are accredited. In combination with the digital calibration certificate developed by PTB, it serves as machine readable, tamper-proof and verifiable evidence of calibration which will ultimately replace paper calibration certificates.

A new primary measurement facility at PTB is making the calibration of beta radiation sources more efficient and accurate.

Targeted collision of single photons or electrons enables a sensitive measurement method that can be used to investigate and control the way in which they influence each other. This reduction to single sharp signal impulses allows the measurement resolution to be improved and new components to be created for quantum information processing. In nanostructured semiconductor circuits, two separate electrons can be guided ballistically on intersecting signal paths; in this way, the electrons’ interaction can be used to control or probe electrical signals. The basic function of a non-linear circuit component of this type has been demonstrated in distinct, complementary realizations by three independent research teams led by NEEL (F), NPL (UK) and PTB.

Can dark matter interact with photons and influence atomic structure? A comparison of two different kinds of optical atomic clocks at PTB has improved existing experimental detection limits for a possible coupling by more than an order of magnitude and over a wide range of dark matter particle mass. While no evidence of a dark matter coupling has been found, the work brings us closer to understanding the nature and potential interactions of dark matter.

In principle, sensor networks and appropriate interpolation methods can be used to determine the temperature at any desired location in a room. The reliability of such interpolated data was tested at PTB.

With well over 100 million examinations per year worldwide, magnetic resonance imaging (MRI) is the second most important medical imaging method. However, patients with implants often have to refrain from this life-saving diagnostic option or accept a lower image quality. Especially with active implants, such as cardiac pacemakers and neurostimulators, MRI scanning can lead to dangerous tissue heating in the body if not applied in a cautious way. PTB has shown that wireless communication between the implant and the magnetic resonance scanner can solve this problem.

Es ist der erste Check dieser Art: Auf der derzeit laufenden Weltklimakonferenz COP 28 in Dubai steht zum ersten Mal eine globale Bestandsaufnahme des Pariser Klimaabkommens auf der Tagesordnung. Es geht also um die Frage, ob das 1,5-Grad-Ziel aus der Pariser Klimakonferenz 2015 noch erreichbar ist – und wie es heute generell um das Weltklima steht. Um Fragen wie diese zu beantworten, ist eine große Zahl von Messwerten nötig, die laufend rund um die Welt erhoben werden: zu Lande, zu Wasser, in der Luft und sogar aus dem All. Dass diese Messwerte verlässlich, vergleichbar und genau sind, dafür sorgt eine ganz besondere Wissenschaft, die Metrologie. Bei der diesjährigen COP 28 sind Mitarbeitende des BIPM, des Internationalen Büros für Maß und Gewicht, mit einem Beobachterstatus als Vertretungen der nationalen Metrologieinstitute dabei. In Deutschland ist dieses Metrologieinstitut die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB). 

Es machte Schlagzeilen: Das PTB-Projekt WERAN hat auf einen Schlag sehr viele neue potenzielle Flächen für Windenergieanlagen freigemacht. In dem Projekt wurde gezeigt, dass Windenergieanlagen weniger Einfluss auf Funksignale haben als davor angenommen. Daher hat die DFS Deutsche Flugsicherung GmbH Anfang 2023 die Schutzbereiche rund um einige ihrer Flugsicherungsanlagen verkleinert: Der Anlagenschutzbereich von Drehfunkfeuern (innerhalb dessen zu prüfen ist, ob Windenergieanlagen die Funknavigation beeinflussen) beträgt jetzt nicht mehr 15 km, sondern nur noch 7 km. Das ergab mehr als 21 000 Quadratkilometer neue Flächen für Windenergieanlagen. Jetzt geht die Forschung noch weiter, ist aber nicht mehr primäre Aufgabe eines nationalen Metrologieinstitutes: Ein neues An-Institut an der Jade-Hochschule Wilhelmshaven übernimmt den Staffelstab.  

They have done a good job, and their cooperation will be continued: After a successful review by an international commission of high-ranking scientists, the German-Japanese Center for Time, Constants and Fundamental Symmetries (TCFS) can start its second term. It will continue to strengthen the collaboration among German and Japanese institutes to advance most sensitive instruments for fundamental measurements in atomic and nuclear physics, antimatter and dark matter research, quantum optics and metrology. Three partners – the Max Planck Institutes for nuclear physics (MPIK) and for quantum optics (MPQ), the National Metrology Institute of Germany (PTB) and the Japanese flagship research institution RIKEN – will fund the centre in equal amounts with a total of around €7.5 million for an additional five years, starting in January 2024.

An optical gas sensor specially developed by PTB for the trace water vapor range enables calibration-free, SI-traceable measurements for use in climate research and industry.

Mit weltweit mehr als 100 Millionen Untersuchungen pro Jahr ist die Magnetresonanztomografie (MRT) das zweitwichtigste medizinische Bildgebungsverfahren nach dem Röntgen. Doch wer ein Implantat trägt, muss oftmals auf diese potenziell lebensrettende Diagnosemöglichkeit verzichten oder eine geringere Bildqualität in Kauf nehmen. Insbesondere aktive Implantate wie Herzschrittmacher und Neurostimulatoren können in Kombination mit einer MR-Untersuchung bei unvorsichtiger Anwendung zu gefährlichen Erwärmungen im Körper führen. In der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) wurde nun demonstriert, wie mit einer drahtlosen Kommunikation zwischen Implantat und Magnetresonanztomograf dieses Problem gelöst werden kann. Dies könnte Millionen von Patientinnen und Patienten helfen und die Arbeit des Krankenhauspersonals erheblich vereinfachen. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Magnetic Resonance in Medicine veröffentlicht.

Schnell, einfach und nützlich – so bewerteten die Pilotkunden die Anwendung des digitalen Akkreditierungssymbols der Deutschen Akkreditierungsstelle (DAkkS). Seit März 2023 wurde das digitale Akkreditierungssymbol testweise auf elektronischen Ergebnisberichten von ausgewählten Pilotkunden als „eAttestation“ ausgegeben. Als maschinenlesbare Variante der eAttestation diente der digitale Kalibrierschein der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB). Damit können Konformitätsbewertungsstellen digitale Ergebnisberichte maschinenlesbar und kryptografisch abgesichert ausgeben und automatisiert in Anwendungen im Bereich Industrie 4.0 einbinden. Akkreditierte Stellen können das digitale Akkreditierungssymbol ab dem 30. März 2024 beantragen und die Anwendungen in die Praxis überführen.

Hier möchte man selbst noch einmal Kind sein! Die Erweiterung der Kindertagesstätte auf dem Gelände der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) bietet nicht nur Platz für 40 zusätzliche Kinder, auch ihre Ausstattung lässt keine Wünsche offen: ein großer Sportraum, ein Snoozle- und ein Wahrnehmungsraum bieten beste Bedingungen. Am 15. September 2023 ist die Kita-Erweiterung auf dem PTB-Gelände an der Bundesallee feierlich eröffnet worden.

Hast du schon mal an eine Ausbildung bei der PTB gedacht? Es gibt viele gute Gründe dafür: zum Beispiel die große Vielfalt an Ausbildungsberufen. Oder die hohe Qualität der Ausbildung. Seit dem 28. August läuft bereits die Bewerbungsphase für die Ausbildungsberufe des nächsten Jahres 2024. Wenn du noch nicht ganz sicher bist, komm doch zum Tag der Ausbildung am 7. September in die PTB Braunschweig! Von 16 Uhr bis 20 Uhr gibt es dort jede Menge Informationen über die Ausbildungsmöglichkeiten der PTB.

Optische Atomuhren gelten als die Atomuhren der Zukunft. Sie „ticken“ bereits, aber noch ist die Einheit Sekunde durch Cäsium-Atomuhren definiert. Bei ihnen werden Cäsium-Atome durch Mikrowellenstrahlung angeregt, die Atome oder Ionen bei optischen Uhren dagegen durch optische Strahlung. Die häufigeren Schwingungen pro Zeiteinheit von Licht im Vergleich zur Mikrowelle erlauben eine Bestimmung der Frequenz dieser Atomuhren mit weit höherer Genauigkeit. Forschenden der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) ist es jetzt gelungen, einen entscheidenden Einflussfaktor auf diese Referenzfrequenz, die Temperatur der Umgebung, genau zu bestimmen. Das neue Verfahren beruht darauf, dass bereits kleinste Frequenzverschiebungen direkt mit der Temperatur korreliert sind. Dazu verglichen die Forscherinnen und Forscher zwei optische Atomuhren miteinander und konnten die Frequenz des Referenzübergangs von Strontium-Ionen mit dreifach höherer...

Forschende lieben mehrdeutige Abkürzungen. Und daher kommt nun ELVIS zum Tag der offenen Tür ins Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) nach Berlin. Einen sexy Hüftschwung sollte man jedoch nicht erwarten, denn ELVIS steht für „Electric Vehicle Charger Inspection System“ und ist ein neuartiges mobiles Messsystem für die E-Mobilität. Mit ihm lassen sich E-Ladesäulen auf Herz und Nieren prüfen. So kann ELVIS feststellen, ob an der Ladesäule wirklich der Strom bezahlt wird, der auch im E-Auto ankommt. Besucherinnen und Besucher sind am 19. und 20. August herzlich eingeladen, im BMWK einen Blick in den mobilen Messanhänger zu werfen.

Anyone who has conducted precision measurements within the scope of a scientific project or assignment should pay close attention: You are eligible to apply for the Helmholtz Prize. It is Europe’s most prestigious award in metrology — the science of exact measurement — and will be awarded in two categories: “Precision Measurements in Fundamental Research” and “Precision Measurements in Applied Metrology”. Prize money of 20,000€ awaits the winner in each category. With this prize, which is awarded every two years, the Helmholtz-Fonds e.V. (Helmholtz Fund) and the Stifterverband für die Deutsche Wissenschaft (Donors’ Association for the Promotion of Science and Humanities in Germany) honor scientists for outstanding scientific and technological achievements in the field of precision measurement in physics, chemistry and medicine. The closing date for applications for the current call for proposals is 31 January 2024. Further information...

Can dark matter interact with photons and influence atomic structure? A case for optical atomic clocks: Two different types of such clocks were compared at the Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) within the scope of the Collaborative Research Center DQ-mat and the Cluster of Excellence QuantumFrontiers. It is the most accurate search for an interaction of ultralight dark matter with photons to date. Existing detection limits for a possible coupling have been improved by more than an order of magnitude through this work – over a wide range of dark matter particle mass. While no evidence of a dark matter coupling has been found, the work brings us closer to understanding the nature and potential interactions of dark matter. The results of the investigation have been published in the current issue of the journal Physical Review Letters.