STORMYTUNE: Spectral-Temporal Metrology with Tailored Quantum Measurements – EU FET Open Project

Im Verlauf der Geschichte hat die Menschheit Messsysteme entwickelt, um Verschiedenstes zu quantifizieren, von der Verteilung von Feldfrüchten, über die Entfernung zwischen Städten bis hin zum Gewicht von Handelsgütern. Bezüglich der Zeit haben wir uns von Sonnenuhren zu Stundengläsern, Pendeln und schließlich Atomuhren weiterentwickelt. Genaue Messungen und Vergleiche beruhen auf standardisierten Einheiten – wir müssen genau wissen, welche Mengen einer bestimmten Maßeinheit zugrunde liegen, um den Rest daraus ableiten zu können. Die Quantenmetrologie beruht auf Quanten bzw. Energiepaketen, die als Standardeinheit fungieren, und auf der Verwendung von Quanteneffekten wie der Verschränkung, um eine bessere Genauigkeit zu erreichen, als dies mit traditionellen Ansätzen möglich ist. Das EU-finanzierte Projekt STORMYTUNE entwickelt einen neuen quantentechnologischen Ansatz, um die Zeit und Frequenz zu messen. Er basiert auf dem Prinzip der räumlichen Trennung anstelle der klassischen zeitbasierten Phasen. Die Entwicklung neuartiger Geräte wird beweisen, dass die Leistungsfähigkeit dieses Konzepts die der klassischen Ansätze übertrifft.

STORMYTUNE ist ein Dreijahresprojekt im Rahmen des EU Horizon 2020 FET Open Calls, das im Oktober 2020 startet. Das strategische Ziel von STORMYTUNE ist es, Quantenzeit- und -frequenzmessungen als Quantentechnologie zu etablieren. Dazu entwickeln wir neue, quanteninspirierte Ansätze für höchstauflösende Zeit- und Frequenzmessungen, die robust und einfach umsetzbar und damit für Anwendungen relevant sind.

Quantenmetrologie ist ein dynamisches Forschungsfeld, welches sich von einer Spielwiese für neue theoretische Konzepte hin zu einer ernstzunehmenden Technologie entwickelt. Erste Quantengravitationssensoren befinden sich derzeit im industriellen Teststadion. Quantenzeit- und -frequenzmessungen sind hingegen trotz mannigfaltiger Anwendungsmöglichkeiten – Beispiele hierfür sind GPS, LIDAR oder Mikroskopie – wenig erforscht und basieren oft auf der Verwendung fragiler Quantenzustände. Unter der Koordination der Paderborn Arbeitsgruppe „Integrierte Quantenoptik“ von Frau Professor Silberhorn geht STORMYTUNE hier neue Wege. Zusammen mit weiteren Partnern aus Großbritannien, Frankreich, Italien, Spanien, der Tschechischen Republik und Polen verschieben wir den Fokus weg von der Verwendung unpraktischer Quantenzustände hin zur Realisierung anwendungsfreundlicher Quantenmessungen. Dabei führt die Kombination von Quanteneigenschaften wie Verschränkung, effizienter Datenverarbeitung und gezielter Bauteilentwicklung letztlich zur Entwicklung eines Instrumentariums für alltagstaugliche, hochaufgelöste Zeit- und Frequenzmessungen. Angeführt von Dr. Benjamin Brecht werden Paderborner Forscher in STORMYTUNE neue Quantenbauteile und -messungen entwickeln und im Experiment demonstrieren.

STORMYTUNE wird von der EU im Rahmen des Horizon 2020 RIA Programms unter der Kennziffer 899587 gefördert.

Wissenschaftliche Ansprechparter: Dr. Benjamin Brecht, Prof. Dr. Christine Silberhorn