DLR - Institut für Quantentechnologien

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Kernabteilungen

Quantenmetrologie

Der Fokus dieser Abteilung liegt auf der Entwicklung raumfahrttauglicher quantenmetrologischer Instrumente, insbesondere im Hinblick auf deren hierzu notwendige Kompaktheit, Zuverlässigkeit und Robustheit. Um hohe Messgenauigkeiten zu erreichen, werden Technologien der Lasermesstechnik angewandt, zum Beispiel zur Realisierung Jod- und Resonator-basierter Frequenzreferenzen, optischer Frequenzkämme und Laserinterferometer. Die Einsatzbereiche der Instrumente liegen zum Beispiel in der Erdbeobachtung, Navigation oder wissenschaftlichen Missionen.

Quanteninformation und -kommunikation

Diese Abteilung untersucht Fragen der Quanteninformation, sowohl auf grundlegender Ebene als auch in technologischen Anwendungen in Zusammenarbeit mit der Industrie. Zusätzlich zu der Realisierung von Quantenkryptographie und weltweiter Quantenkommunikation zum Beispiel auf Satelliten wird erforscht, wie man über lange Distanzen und hohen Verlustraten effizient kommuniziert.

Quantennanophysik

Diese Abteilung überprüft die Gültigkeit der Quantenmechanik für Teilchen hoher Masse, indem sie Materiewellen-Experimente mit Nanoteilchen, wie zum Beispiel komplexen Molekülen oder Clustern, durchführt. Neben der Realisierung von Materiewellen-Interferometer im Nanobereich, mit denen ein neues Verständnis der Physik getestet werden kann, erforscht die Abteilung Schemas, um den Quantenzustand von Nanopartikeln zu präparieren. Damit entwickelt sie quantenverstärkte Sensoren mit deutlich erhöhten Empfindlichkeiten.

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Quantensteuerung von geladenen Materiewellen

In dieser Abteilung wird erforscht, wie man die Bewegung von – sowohl freien als auch gebundenen – Elektronen effizient kontrollieren kann. Hieraus sollen neue elektronenbasierte Instrumente und Geräte hervorgehen. Es wird zum Beispiel daran gearbeitet, mit Quanteneffekten die Auflösung von Elektronenmikroskopen zu erhöhen oder mit Elektron-Licht-Wechselwirkung Einblicke in ultraschnelle Prozesse zu erlangen oder Elektronenbeschleuniger auf die Größe von Chips zu miniaturisieren.

Querschnittsabteilungen

Quanten Engineering

Die Abteilung arbeitet an anwendbaren Quantentechnologien, welche über Simulation, Design, Realisierung und Tests für den Einsatz in Raumfahrtmissionen aber auch im terrestrischen Bereich entwickelt werden. Ein Ziel dabei ist die „Kompaktifizierung“ von Systemen und Komponenten. Dazu ist es notwendig, einzelne Fertigungsprozesse und Methoden, wie Aufbau-, Verbindungs- oder Vakuumtechnologien, insbesondere für die Raumfahrt, zu beherrschen und anzuwenden.

Integration von Mikro- und Nanosystemen

Fokussiert auf den Systemgedanken stellt diese Abteilung Technologien bereit, die unter widrigen Bedingungen zuverlässig funktionieren. Für die Funktionalität des Systems werden zuerst technologische Randbedingungen für die Anforderungen definiert und dann Lösungsstrategien zur Überwindung entwickelt.

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Theoretische Quantenphysik

Diese Abteilung untersucht und modelliert Quantensysteme, die der Anwendung für Quantentechnologien zugrunde liegen. Wichtige Forschungsthemen sind Atom- und Materiewelleninterferometrie, entartete Quantengase wie Bose-Einstein-Kondensate in Schwerelosigkeit oder fundamentale Fragen, wie zum Beispiel relativistische Effekte in der Quantenmechanik.

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