Ob sichere Kommunikation oder zuverlässige Navigation per Satellit – viele Raumfahrtanwendungen sind auf hochpräzise Instrumente angewiesen; Quantentechnologien ermöglichen bislang unerreichte Genauigkeiten und Sicherheit. Das Institut für Quantentechnologien des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelt solche Technologien und bringt sie mit der Industrie zur Prototyp-Reife. Das Institut in Ulm schlägt damit die Brücke zwischen Grundlagenforschung und Anwendung. Bei einer digitalen Veranstaltung wurde das DLR-Institut am 27. Mai 2021 offiziell eingeweiht.
Quantentechnologie wissenschaftliche Grundlage
Die Quantentechnologie werde unser Leben verändern, erklärt Prof. Anke Kaysser-Pyzalla, Vorsitzende des DLR-Vorstands. Sie werde die Grundlage bilden für neue Innovationen aus dem DLR, die über den Technologietransfer ihren Weg in die Wirtschaft finden würden. Man habe in Ulm ein ideales Forschungsumfeld gefunden, eingebettet in jahrelang erfolgreich implementierte lokale und regionale wissenschaftlich-technische Strukturen. Die Gründung und der Aufbau von neuen Instituten des DLR sei ohne die umfangreiche Unterstützung durch den Bund und die Länder nicht denkbar.
Quantentechnologien seien herausragende Schlüsselkompetenzen für die Zukunft. Man wolle, dass Deutschland in den nächsten Jahren hier wieder zur Weltspitze aufschließe, betont Thomas Bareiß, Parlamentarischer Staatssekretär des Bundeswirtschaftsministeriums. Dabei werde die Quantentechnologie im Bereich der Erdbeobachtung, der Satellitenkommunikation und -navigation künftig eine immer wichtigere Rolle spielen. Die Einsatzfelder der Satelliteninfrastruktur berührten wichtige hoheitliche Sicherheitsinteressen und seien maßgebliche Grundlagen für das Funktionieren unserer hoch entwickelten Industriegesellschaft. Es werde daher darauf ankommen, auch unsere Satelliteninfrastruktur rasch und konsequent zu modernisieren, um unsere technologische Souveränität auf diesem Feld zu sichern und Abhängigkeiten zu vermeiden.
Man wolle, dass Baden-Württemberg bei der Wertschöpfung mit Quantentechnologien ganz vorne mitspiele, sagt die baden-württembergische Wirtschaftsministerin Dr. Nicole Hoffmeister-Kraut. Das DLR-Institut für Quantentechnologien sei hier eine wichtige Transferbrücke zwischen Forschung und Wirtschaft. Es leiste einen wichtigen Beitrag, um mit quantenbasierten Hard- und Softwarelösungen neue industrielle Standbeine im Land entstehen zu lassen.
Aktuell arbeiten mehr als 40 Forscher an Themen aus dem Bereich der Quantentechnologien. In den nächsten Jahren werden rund 200 Mitarbeiter hinzukommen. Gemeinsam mit dem DLR-Institut für Satellitengeodäsie und Inertialsensorik in Hannover und dem Galileo Kompetenzzentrum in Oberpfaffenhofen nimmt das Ulmer Institut eine Vorreiterrolle in diesem Bereich ein. Es unterstützt den Aufbau von Know-how in einer für den Standort Deutschland wichtigen Schlüsseltechnologie.
Neue Uhren-Generation für präzise Zeitmessung und Positionsbestimmung
Ein zentrales Vorhaben des Ulmer DLR-Instituts ist das Projekt Compasso. Im Mittelpunkt steht die Entwicklung optischer Uhren. Diese nächste Generation der Atomuhren nutzt die Quantenphysik und bietet eine nochmal höhere Präzision bei der Zeitmessung – mindestens um den Faktor hundert. Die Technologie kann zum Beispiel auf Satelliten zum Einsatz kommen und Navigationssysteme wesentlich leistungsfähiger und zuverlässiger machen. Denn Positionsangaben können auf ein bis zwei Zentimeter genau erfolgen. Besonders exakte Positionsbestimmungen sind für viele zukunftsweisende Anwendungen notwendig: für fahrerlose Autos, die Navigation von Schiffen, autonom fliegende Lufttaxis oder Transportdrohnen. Von einer extrem genauen Zeitbestimmung profitieren auch Sensoren auf Satelliten, die das Gravitationsfeld der Erde vermessen oder dem Klimawandel auf die Spur gehen.
Die Herausforderung für das Team vom DLR-Institut für Quantentechnologien liegt vor allem darin, diese Technologie tauglich für die Raumfahrt zu machen: Sie muss möglichst klein, robust und langlebig sein. Deshalb kommen unter anderem spezielle Laser und neuartige Materialien, wie Hightech-Keramiken, zum Einsatz. Diese verformen sich bei Temperaturwechseln nur minimal. Um das System in der Erdumlaufbahn zu erproben, plant das DLR für das Jahr 2024 die gleichnamige Weltraummission Compasso auf der Internationalen Raumstation ISS.
Weitere Informationen unter www.dlr.de