QGyro: Quantum Optics Inertial Sensor Research

Motivation

Durch neue Messprinzipien haben Quantensensoren wie beispielsweise optische Uhren bereits signifikante Verbesserungen in Stabilität und Genauigkeit erzielt. Bisherige Entwicklungen von Atominterferometern sind typischerweise einachsig und werden in kontrollierter Umgebung betrieben. Transportable Gravimeter, einachsige Atominterferometer auf einem Schiff, Flugzeug, und im Fallturm wurden zwar demonstriert, erfüllen aber nicht die Anforderungen für die Navigation. Außerdem sind existierende Konzepte für Mehrachsensensoren entweder sequentiell mit geringen Datenraten um 1 Hz oder nicht experimentell umgesetzt. Folglich wurde der Schritt zur Anwendung in der Navigation noch nicht vollzogen.

Quanteninertialsensoren basieren auf quantenmechanischen Messkonzepten, in denen Beschleunigungen und Rotationen mittels von Materiewellen eingeschlossenen Raumzeit- bzw. räumlichen Flächen bestimmt werden. Sie lassen eine hohe Empfindlichkeit und überragende Langzeitstabilität gegenüber konventionellen Inertialsensoren erwarten. Sie weisen also ein komplementäres Fehlerverhalten zu klassischen Inertialsensoren auf und sind daher prädestiniert für eine Stützung dieser ohne mit Einbußen bei der Autonomie des Navigationssystems rechnen zu müssen.

Zielsetzung

Es sollen hochgenaue Quanteninertialsensoren zur Stützung konventioneller Inertialnavigationssensoren entwickelt und getestet werden, die dann in verschiedenen weiteren Entwicklungsstufen bis zu 6 Messfreiheitsgraden ausgebaut und für eine autonome Navigation eingesetzt werden können.