Kompakte Atomquelle für Quantensensoren

KOAQS

Im Rahmen des Projekts KOAQS-Kompakte Atomquelle für Quantensensoren wird der Demonstrator einer kompakten und robusten Atomquelle ultrakalter, neutraler Atome als schlüsselfertige Komponente für Quantentechnologie-Anwendungen realisiert. Die zu entwickelnde Atomquelle orientiert sich am steigenden Bedarf an wenig komplexen, einfach zu integrierenden und wartungsarmen Quellsystemen, wie sie für vielfältige quantentechnologische Systeme in der Wissenschaft und -in zunehmendem Maße- in der Industrie benötigt werden.

Im Rahmen der Quantenrevolution 2.0 werden atomare Quantensensoren aus der Grundlagenforschung hin zu konkreten Applikationen weiterentwickelt. So bilden z. B. Atominterferometer die Basis für viele hochgenaue Sensoren in den Bereichen Geodäsie (z.B. Gravimeter) oder Navigation (z.B. Inertialsensoren). Im Rahmen der sich entwickelnden Kommerzialisierung von Quantensensoren spielt der zuverlässige und einfache Betrieb sowie die Standardisierung einzelner Komponenten über die Forschung hinaus eine immer wichtigere Rolle.

Das Hauptziel des Projekts KOAQS ist die Demonstration eines kompakten Aufbaus zur Erzeugung eines lasergekühlten Alkali-Atomstrahls am Beispiel von Rubidium und Kalium als einfaches und allgemein einsetzbares Quellsystem für atomoptische Quantensensoren. Im Projekt KOAQS wird die Entwicklung einer Atomquelle als Stand-alone-Lösung mit einem hohen Atomfluss von 1010 lasergekühlten Atomen pro Sekunde zur einfachen Integration in das Zielsystem angestrebt. Der Vorteil der zu entwickelnden Quelle ist, dass ähnliche, aber komplexere Varianten weltweit in vielen Eigenentwicklungen bereits eingesetzt werden und durch ein kommerzielles Modul ohne Anpassungen ersetzt werden können. Hauptziel des Projekts ist die Entwicklung einer solchen modularen, zweidimensionalen magneto-optischen Falle (2D-MOT), die im Vergleich zu den existierenden Lösungen in Wissenschaft und Industrie erheblich vereinfacht werden soll. Dazu zählen der Betrieb mit einem einzigen, faserbasierten Laseranschluss, mit einem neu entwickelten, kompakten und verlässlichen Atomofen, die einfache Anpassung für verschiedene atomare Spezies sowie eine zukünftige Verwendung ohne aufwändige Justage durch einen Experten.

Das Projekt ist eingebettet in den regionalen Zukunftscluster QVLS-iLabs und wird gemeinsam mit den Projektteilnehmern VACOM und Leibniz-Universität Hannover realisiert. Das zentrale strategische Ziel von QVLS-iLabs ist die Stärkung der Industrie in der Quantentechnologie durch innovative Kooperationen in regionalen Integration Labs (iLabs) mit Public-Private-Partnerships als Blaupause. Als wesentliches wissenschaftlich-technisches Ziel steht dabei die Integration, Miniaturisierung und Skalierung von Quantentechnologien im Mittelpunkt, die die Entwicklung von anwenderfreundlichen, robusten und industrietauglichen Komponenten und Geräten erlaubt.

Projektteilnehmer

  • Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für Satellitengeodäsie und Inertialsensorik (Hannover)
  • VACOM Vakuum Komponenten & Messtechnik GmbH (Großlöbichau)
  • Leibniz Universität Hannover, Institut für Quantenoptik (Hannover)

Gefördert durch

Beteiligte Abteilungen

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Kontakt

apl. Prof. Carsten Klempt

Kommissarische Leitung Optische Frequenzmetrologie
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Satellitengeodäsie und Inertialsensorik
Optische Frequenzmetrologie
Callinstrasse 30b, 30167 Hannover