Neues DLR-Institut Deutschland soll ein Zentrum für Quantentechnik werden

In den nächsten zehn Jahren will das DLR ein Institut für Satellitengeodäsie und Inertialsensorik am Standort Hannover aufbauen. In Zusammenarbeit mit der Leibniz Universität sollen und weiteren Partnern soll Wissenschaft und Industrie vom Know-how profitieren.

Hohe Präzisionen bei der Vermessung der Erdoberfläche: „Dank der Quantentechnik sollen Satelliten leistungsfähiger werden als aktuelle Generationen. Damit bietet sich ein enormes Potenzial für die satellitengestützte Erdbeobachtung, Kommunikation und Navigation“, sagt Prof. Hansjörg Dittus, Vorstandsmitglied DLR für Raumforschung und -technologie. Die auf Quantentechnik-beruhenden Inertialsensoren können Beschleunigungs- oder Drehratensensoren sein, die beispielsweise zur Flugstabilisierung und -navigation eingesetzt werden.

Quantensensorik basierend auf der Materiewellen-Interferometrie ermöglicht, Rotation und Beschleunigung und sind langzeitstabil. Dafür können ultrakalte Quantengase, wie zum Beispiel Bose-Einstein-Kondensate, eingesetzt werden. In unmittelbarer Nähe des absoluten Temperaturnullpunktes verhält sich eine Atomwolke wie ein einziges Riesenatom.

Das sogenannte Bose-Einstein-Kondensat lässt sich makroskopisch beobachten. Wird die Technik weiterentwickelt, lässt sich künftig die Lage von Satelliten regeln, der Abstand bei Formationsflügen eines Satellitenschwarms regeln oder das Schwerefeld der Erde oder anderer Himmelskörper vermessen. Ebenfalls werden vielversprechende quantenoptische Methoden der Laser-Interferometrie im neuen DLR-Institut weiterentwickelt.

Den Klimawandel mit Quantentechnik untersuchen

„Quantensensoren eröffnen neue Möglichkeiten. Sie messen physikalische Größen wie Temperatur, Geschwindigkeit oder elektrische und magnetische Felder in ungeahnter Präzision. Sie ermöglichen damit eine hochgenaue Erdbeobachtung aus dem All. So können wir nicht nur den Klimawandel genauer erforschen, auch die wirtschaftlichen Potenziale sind groß.

Bei der Suche nach Rohstofflagerstätten oder für die Land- und Forstwirtschaft, um die Beschaffenheit von Böden zu bewerten. Ein weiteres Einsatzgebiet von Quantensensoren sind neue medizinische Diagnose- und Therapiewerkzeuge. Um die Spitzenforschung in Deutschland bei den Quantentechnologien weiter zu unterstützen, fördert der Bund das neue DLR-Institut in Hannover. Durch die Vernetzung mit anderen DLR-Standorten, Unternehmen und Start-ups haben wir dabei von Anfang an die Grundlagenforschung und die industrielle Anwendung von Quantentechnologien im Blick“, brachte es Thomas Jarzombek auf den Punkt. Er ist Koordinator der Bundesregierung für die deutsche Luft- und Raumfahrt.

Die leistungsfähigen Quantenrechner sind im Vergleich zu den konventionellen Rechnern energiesparender. Das wäre auch mit Blick auf die Bitcoins ein wichtiger Schritt in

Wirtschaft und Forschung müssen zusammen arbeiten

Das DLR-Institut wird das Thema Quantentechnik nicht nur auf das Land Niedersachsen beschränken. Im Verbund mit dem Galileo-Kompetenzzentrums in Oberpfaffenhofen sowie dem DLR-Institut für Quantentechnologien in Ulm entsteht ein Kompetenzzentrum für terrestrische und raumfahrtbasierte Quantenentwicklung.

Dank des breit aufgestellten Forschungsumfeldes sollen sich weitere Institute, wie Fraunhofer oder Helmholz, beteiligen, aber auch Start-ups und Industrieunternehmen. Gerade die privaten Partner sind wichtig: Sie sollen mit ihren Investitionen auf eigenes Risiko von den Forschungen profitieren und mit Produkten Geld verdienen. Eine Vermarktung und Entwicklungsarbeit in enger Abstimmung ist von Anfang an geplant.

Ende 2021 ist offizielle Eröffnung

Aktuell liegt der Fokus darauf, die zukünftige Leitung des DLR-Instituts für Satellitengeodäsie und Inertialsensorik zu berufen sowie erste Abteilungsleitungen. Bis Ende des Jahres sollen bereits 30 Mitarbeiter am Institut tätig sein. Für Ende 2021 ist dann auch die offizielle Eröffnung des Instituts geplant. Das Land Niedersachsen hat für den Aufbau des DLR-Instituts für Satellitengeodäsie und Inertialsensorik bereits 12 Mio. Euro bewilligt. Die jährlichen Kosten für Betrieb und Unterhalt des Instituts sollen sich auf 11 Mio. Euro belaufen, die sich Bund und Land teilen.

„Erste Forschungsarbeiten für künftige Experimente auf der ISS ab 2026 sind mit dem Projekt BECCAL bereits gestartet“, sagt Prof. Wolfgang Ertmer, Gründungsdirektor des DLR-Instituts für Satellitengeodäsie und Inertialsensorik. „Das Institut ist auch maßgeblich an möglichen Aktivitäten der EU-Kommission zur quantengravimetrischen Erdbeobachtung beteiligt. Zudem trägt das Institut zu den Kompetenzen des DLR im Bereich Quantencomputing bei und kooperiert mit dem in Hannover ansässigen Quantum Valley Lower Saxony e.V.“

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