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Können mit Hilfe von Atominterferometrie Fahrzeuge höchstgenau navigiert werden? Diese Perspektive wird am Institut für Satellitengeodäsie und Inertialsensorik in Zusammenarbeit mit dem Institut für Verkehrssystemtechnik, dem Galileo Kompetenzzentrum und dem Institut für Quantentechnologien erforscht.

Die Atominterferometrie bietet die Möglichkeit Beschleunigung und Rotation absolut genau und driftfrei zu messen. Diese Eigenschaften können genutzt werden, um bisherige Inertialmesseinheiten zur Positionsbestimmung zu ergänzen oder gar zu ersetzen. Gerade in Bereichen mit keinem oder nur eingeschränktem Zugang zu GNSS sind solche Inertialmesseinheiten unerlässlich, um mittels Trajektorienrekonstruktion zu navigieren. Mögliche Anwendungsgebiete sind die See-, Luft- und Raumfahrt, aber auch autonomes Fahren.

Ein Atominterferometer basiert typischerweise auf lasergekühlten Atomen. Nach der Präparation befinden sich die Atome im freien Fall und werden mittels eines Laserpulses in eine Superposition von zwei Impulszuständen überführt.  Nach einer gewissen Freifallzeit werden die Impulse mit einem weiteren Laserpuls invertiert, so dass die Interferometertrajektorien wieder zusammenlaufen. Ein dritter Laserpuls bewirkt eine Rekombination. Wenn während dieser Sequenz eine äußere Beschleunigung oder Rotation wirkt, verschiebt dies die Position der Atome relativ zu den Lichtfeldern der Laserpulse. Daraus ergibt sich ein Phasenunterschied, auf welchen letztlich aus den Besetzungswahrscheinlichkeiten der Interferometerausgänge zurückgeschlossen werden kann.

Bislang wurden Konzepte und Ansätze zur technischen Umsetzung entwickelt, sowie erste Demonstrationsexperimente umgesetzt. Das Institut für Satellitengeodäsie und Inertialsensorik erforscht in Zusammenarbeit mit dem Institut für Verkehrssystemtechnik, dem Galileo Kompetenzzentrum und dem Institut für Quantentechnologien Lösungsansätze für die Realisierung eines Gesamtkonzepts eines solchen Quantensensors.

Beteiligte Abteilungen

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Kontakt

Dr. rer. nat. Christian Schubert

Leitung Quantensensorik
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Satellitengeodäsie und Inertialsensorik
Quantensensorik
Callinstrasse 30b, 30167 Hannover