ISMA

Motivation

Atomare Quantensensoren basieren auf der Spektroskopie an ultrakalten Atomen und bieten außergewöhnliche Präzision für eine Vielzahl kommerzieller Anwendungen. Ein bedeutendes Beispiel sind Atomuhren, die in Branchen wie Telekommunikation, Navigation, Verteidigung, Energiewirtschaft und Finanzwesen unersetzbar sind. Die neueste Generation umfasst optische Atomuhren, die mit ihrer Rekord-Genauigkeit und -Stabilität bisherige Anwendungen verbessern und neue ermöglichen. Ihre bisher laborfüllende Größe in der Grundlagenforschung steht allerdings einer Kommerzialisierung entgegen.

Ziele und Vorgehen

Im Rahmen des Projekts soll ein Integriertes Spektroskopiemodul für optische Atomuhren (ISMA) entwickelt werden. Unter Nutzung von Strukturierungs- und Fügeverfahren werden mikroskopische Atomöfen und Magnetfeldspulen auf Glasbasis gefertigt. Integrierte Vakuum-Optiksysteme stellen komplexe Laserfelder lokal zur Verfügung. Miniaturisierte Vakuumpumpen betreiben ein Ultrahochvakuum in einer 3D-gedruckten Vakuumkammer, die alle nötigen Komponenten in einem Volumen von <1 Liter vereint.

Innovation und Perspektiven

Wesentliche Teilkomponenten optischer Uhren (Lasersysteme, optische Resonatoren, Frequenzkämme) sind bereits kommerziell erhältlich, auch mit prominenten Anbietern in Deutschland. Durch das Projekt ISMA wird mit dem Spektroskopiemodul die fehlende Komponente entwickelt. Im Gegensatz zu den aktuellen atomaren Referenzsystemen, die außerhalb der EU hergestellt werden, wird eine deutsche Eigenentwicklung und Kommerzialisierung angestrebt. Dies stärkt die Unabhängigkeit im Bereich hochstabiler atomarer Frequenznormale und leistet einen Beitrag zur Souveränität Deutschlands und Europas. Insbesondere mit Blick auf die geplante Umstellung der Einheit Sekunde auf optische atomuhren wird dies von entscheidender Bedeutung für Europa und den Standort Deutschland sein.