Plattform für Quantenmetrologie
Das METAS baut eine Plattform für Quantenmetrologie auf. Damit sollen dem Forschungs- und Industriestandort Schweiz die optimalen metrologischen Grundlagen für die zweite Quantenrevolution zur Verfügung gestellt werden. Ziel ist es, neue Quantentechnologien messbar, vergleichbar und zuverlässig zu machen.
Aufgaben
Damit Quantencomputer, sichere quantenkryptografische Kommunikationssysteme oder hochgenaue Quantensensoren weltweit genutzt und verglichen werden können, müssen sie geprüft und auf das internationale Einheitensystem (SI) zurückgeführt werden. Das METAS entwickelt dafür Kalibrier- und Prüfverfahren und stellt die notwendige Infrastruktur bereit.
Themenbereiche
- Elektrische Quantennormale für Strom, Widerstand und Spannung: Quanten-Hall und Josephson-Effekt (Gleichstrom und Niederfrequenz)
- Elektrische Feldstärkesensoren mittels Rydberg-Atomen (Hochfrequenz)
- Atomuhren: Atomuhren definieren bereits heute die koordinierte Weltzeit und die Sekunde. Mit optischen Atomuhren kann die Sekunde in Zukunft nochmals um Grössenordnungen genauer definiert werden. (Zeit und Frequenz)
- Zeit- und Frequenzdissemination (Zeit und Frequenz)
- Quantennetzwerke und Quantenkryptografie (Photonik)
- Single Photon und Verschränkung (Photonik)
Schwerpunkte
- Quantenkommunikation: Prüfung von Quantenkryptografie-Systemen und Single-Photon-Detektoren sowie Aufbau von Tests nach einschlägigen Normen.
- Quantencomputer: Charakterisierung und Messungen von Qubits und anderen Schlüsselkomponenten.
- Quantensensorik: Einsatz neuer Messmethoden mit Rydberg-Atomen oder anderen Methoden für extrem empfindliche Feldstärkemessungen.
Bedeutung für die Schweiz
Die Plattform stärkt das Vertrauen in Quantentechnologien und verschafft Schweizer Unternehmen einen internationalen Wettbewerbsvorteil. Genauigkeit und Qualität, für die die Schweiz bekannt ist, werden so auch ins Quantenzeitalter übertragen.
Weitere Informationen
Eine kurze Geschichte der Quantenmechanik
Vor über 100 Jahren konnten nicht alle physikalischen Phänomene mit der klassischen Physik erklärt werden. Warum strahlen Atome nur bestimmte Farben ab? Warum verhält sich Licht manchmal wie eine Welle und manchmal wie Teilchen? Die Antwort kam mit der Quantenmechanik: Energie und Materie gibt es nicht stufenlos, sondern in kleinsten Portionen – den Quanten.