27. Juni 2022

Neue Miniaturatomuhren bald auf dem Markt

Das vom CSEM koordinierte europäische Quantenprojekt macQsimal, das zur Initiative «FET Flagship on Quantum Technologies» gehört, neigt sich dem Ende zu und zeigt vielversprechende Ergebnisse. Dazu gehört insbesondere die Markteinführung von Miniaturatomuhren. Das 2018 lancierte Projekt macQsimal hatte zum Ziel, Quanteneffekte zu nutzen, um einerseits Sensoren mit einer bisher unerreichten Empfindlichkeit und Präzision zu entwickeln und andererseits eine leistungsfähige europäische Industrie in diesem Bereich aufzubauen. Zum Abschluss des Projekts fanden an der Universität Neuenburg (UniNE), einem wichtigen Projektpartner, am 20. und 21. Juni ein öffentlich zugängliches wissenschaftliches Symposium sowie die ebenfalls öffentliche Konferenz «Temps, Sciences et Société» statt.

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Die aus der ersten Quantenrevolution hervorgegangenen Transistoren und Laser ermöglichten die Entwicklung von Computern, Mobiltelefonen sowie des Internets. Heute zeichnet sich eine zweite Quantenrevolution ab, denn inzwischen ist es möglich, die fundamentalen Quanteneigenschaften von Systemen und Materialien gezielt zu steuern. Um das riesige Potenzial dieser Technologie auszuschöpfen und in Bereichen wie der Gesundheit, der Sicherheit, dem Verkehr, der Energie und der Umweltwissenschaften entscheidende Fortschritte zu erzielen, ist ein weltweiter Wettlauf entbrannt.

Sensorleistungen bis an die Grenzen der Naturgesetze

Das vom CSEM koordinierte europäische Projekt macQsimal umfasst 14 Partner, die die ganze Wissenskette von der Grundlagenforschung bis hin zur industriellen Umsetzung repräsentieren. Dieses Konsortium arbeitete insbesondere daran, das Potenzial von Atomdampfzellen auszuschöpfen, um eine neue Generation hocheffizienter Sensoren bereitzustellen.

Lancierung des Technologietransfers in der Schweiz: vom Prototyp zu kommerziellen Produkt

Die Schweizer Partner von macQsimal leiteten dabei den Prozess des Technologietransfers zur Industrie für eine energiesparende Miniaturatomuhr ein.

Der Grossteil der Entwicklung dieser Atomuhr erfolgt in Neuenburg, von der MEMS-Zelle des CSEM – dem Herzstück der Uhr – über die Steuerelektronik und bis hin zur Endmontage. Das für die Vermarktung zuständige Unternehmen Orolia Switzerland SA zielt auf einen wachsenden Markt ab, in dem die Nachfrage nach Atomuhren ständig steigt.

«Unsere Forschungen zur Miniaturisierung von Atomuhren, die wir vor etwa 15 Jahren begonnen haben, führen zu neuen Produkten, die in der Region vermarktet werden», freuen sich Christoph Affolderbach und Gaetano Mileti, wissenschaftlicher Mitarbeiter bzw. Professor am Laboratoire Temps-Fréquence der UniNE. «Wir setzen unsere Forschungsarbeiten fort, damit Neuenburg in einem für die Schweiz strategischen Bereich seine Führungsposition behält.»

Kleine Notgeneratoren

Atomuhren sind ein einzigartiges Instrument zur Koordinierung zahlreicher Dienste, die für die Bevölkerung wesentlich sind, wie Telekommunikations-, Transport- und Energienetze, die heute von GPS- oder Galileo-Signalen abhängen. Bei einem Signalausfall aufgrund von Störungen oder Angriffen können die Miniaturuhren diese Funktion übernehmen und das System für einige Stunden aufrechterhalten, bis das Problem behoben ist. «Man kann sie bei einigen Anwendungen mit kleinen Notgeneratoren vergleichen», erklärt Jacques Haesler, Koordinator von macQsimal und Projektleiter am CSEM.

macQsimal

Eine ungewisse Zukunft

Neben der Entwicklung der Miniaturatomuhr hat das Projekt macQsimal andere Prototypen von äusserst empfindlichen Quantensensoren realisiert, so z. B. Magnetometer oder Gyroskope, die in Bereichen zur Anwendung kommen, die von der diagnostischen Medizin bis zur autonomen Navigation reichen. All diese Entwicklungen erfolgten in enger Partnerschaft mit Forschungsgruppen und Industrieunternehmen unserer europäischen Nachbarn.

Die weitere Zusammenarbeit im Hinblick auf eine Industrialisierung wurde nun aber eingestellt, denn seit die Verhandlungen über das Rahmenabkommen mit Europa abgebrochen wurden, ist die Schweiz, die das zentrale Element für diese Sensoren – nämlich die berühmte MEMS-Zelle – liefert, von den europäischen Forschungsprogrammen in diesem Bereich ausgeschlossen.

In der zweiten Phase des Quantum-Flagship-Programms wurden kürzlich die ersten Projekte für den Transfer dieser vielversprechenden Quantentechnologien zur Industrie finanziert, doch die Schweiz ist nicht dabei.

«Der Bund hat erste Unterstützungsinitiativen angekündigt, um diesen Ausschluss vorübergehend zu überbrücken. Dank dieser Massnahmen können die im Bereich der Quanten­technologien tätigen Schweizer Akteure ihre eigenen Entwicklungen vorläufig fortsetzen, aber aufgrund des Ausschlusses ist es ihnen nun unmöglich, weiterhin mit den europäischen Partnern zusammenzu­arbeiten», fasst Jacques Haesler zusammen. «Mit einer baldigen Wiederanbindung an die europäischen Programme könnte der Rückstand mit einem Minimum an Kollateralschäden aufgeholt werden.»

Weitere Informationen über das macQsimal Projekt:www.macqsimal.eu

Pressemitteilung