Optische Uhren sind die präzisesten Uhren der Welt. Sie basieren auf dem Modell der Atomuhren, die Mitte des 20. Jahrhunderts gebaut wurden, und nutzen die Grundprinzipien der Quantenmechanik, um die Zeit mit einer Genauigkeit von einem Trillionstel zu bestimmen. Das bedeutet, dass solche Uhren während des gesamten Zeitalters des Universums um weniger als eine Sekunde falsch liegen würden.
Diese noch nie dagewesene Präzision eröffnet enorme Möglichkeiten, die von der Grundlagenforschung bis hin zu Anwendungen in der Sensorik (z. B. für die Geodäsie), zuverlässiger und genauer Positionsbestimmung, Navigation und natürlich Zeitmessung reichen. Durch den Einsatz dieser Uhren in Telekommunikationsnetzen könnten beispielsweise wirtschaftliche Risiken durch Ausfälle empfindlicher Satellitennavigationssysteme vermieden werden, von denen etwa 10 % des europäischen Bruttoinlandsprodukts abhängen.
Aus all diesen Gründen gewinnen optische Uhren in vielen Industriezweigen immer mehr an Bedeutung. Insgesamt wird der Markt für Quantentechnologien bis 2030 auf drei Milliarden Euro geschätzt, wobei Quantenuhren etwa 40 % des Marktes in der Quantensensorik abdecken.
Ausbildung von Fachleuten
Der ehemalige Innnsbrucker Nachwuchsforscher Florian Schreck, heute an der Universität Amsterdam tätig, koordiniert das QuRIOUS-Netzwerk: „Da die Rolle optischer Uhren in den nächsten Jahren und Jahrzehnten voraussichtlich noch weiter zunehmen wird, ist die Ausbildung von Wissenschaftler:innen, die mit diesen Uhren arbeiten und sie weiter entwickeln können, von entscheidender Bedeutung. In den nächsten fünf Jahren wird unser Programm 15 junge Wissenschaftler:innen ausbilden, die Europas künftige Führungskräfte in der Quantentechnologie werden sollen. Zu diesem Zweck bringt das Netzwerk eine herausragende und erfahrene Gruppe von Forscher:innen und Innovator:innen aus Hochschulen, europäischen Metrologieinstituten und der Industrie zusammen, die über erstklassiges Fachwissen in der praktischen Quantentechnologie verfügen.”
Die neuen Doktorand:innen werden an den Universitäten von Amsterdam, Birmingham, Kopenhagen, Toruń, Wien und Innsbruck sowie am Nationalen Zentrum für wissenschaftliche Forschung in Frankreich (CNRS - in Paris, Villetaneuse und Besançon) und am Nationalen Metrologieinstitut Italiens ausgebildet, in enger Zusammenarbeit mit den Industriepartnern Menlo Systems (Deutschland), NKT Photonics (Dänemark) und QUBIG (Deutschland). Elf weitere assoziierte Partner in ganz Europa sind ebenfalls an dem Ausbildungsnetz beteiligt.
QuRIOUS setzt mehrere frühere Initiativen zu optischen Uhren fort, die ebenfalls von der Europäischen Kommission unterstützt wurden, insbesondere das MoSaiQC-Ausbildungsnetz, in dem derzeit 16 Doktoranden zu optischen Atomuhren ausgebildet werden, sowie die iqClock-Forschungskooperation und ihr Nachfolger AQuRA, die darauf abzielen, optische Quantenuhren für den Einsatz in der Industrie fit zu machen.