TRENDS » Quantentechnologie Industrietaugliche Quantensensoren Als Hersteller von Industriesensoren arbeitet Sick gemeinsam mit Qant an einem Quantensensor , dem Quantalyzer, der von Laboranwendungen nun in industrielle Anwendungen kommen soll. Die Quantensensoren sollen unter anderem zur Analyse von Partikeleigenschaften in Luft eingesetzt werden. Zum Entwicklungsstand des Sensors im Jahr 2023 sagt Knut Wodarzyk, Head of R&D Analyzers bei Sick: „Der Quantalyzer hat seine Funktionsfähigkeit in der Laborumgebung bewiesen. Um zu prüfen, wie er sich in einer realen industriellen Umgebung verhält, haben wir den Sensor in Pilotanwendungen untersucht. Die daraus resultierenden Ergebnisse analysieren und bewerten wir aktuell.“ Die quantenoptische Baugruppe des Sensors als eigenständige Funktionseinheit stellt Qant zur Verfügung. Sick hat diese Baugruppe in das Sensorsystem Nachgefragt: „Quantentechnologien auch in Alltagsprodukten“ KEMKonstruktion: Herr Dr. Förtsch, Qant setzt als Zugang zu Quantentechnologien auf Licht. All Ihre Produktentwicklungen starten mit kontrollierter Lichterzeugung. Wie kann man Ihre technologischen Ansätze dahinter begreifen? Dr. Michael Förtsch (Qant): Stimmt, die Idee hinter all unseren Produkten ist es, Licht als Informationsträger für Quanten-Bits, sogenannte Qubits, zu verwenden. Der Grund dafür ist: Licht erlaubt die Erzeugung von sehr robusten Qubits und ermöglicht eine Informationsverarbeitung sogar bei Raumtemperatur. Dadurch ermöglichen wir den Einsatz von Quantentechnologien auch in Alltagsprodukten. Die Basis aller unserer Entwicklungen ist unser Quantum Photonic Framework, das die Steuerung der gesamten optischen und elektronischen Prozesskette bis hin zur Datenverarbeitung umfasst. Hierzu gehören die Umwandlung von Elektronen in Photonen, das Erzeugen und Ausnutzen von optischen Quanteneffekten und die Rückwandlung von photonischen Quanteninformationen in elektrische Signale und Daten. KEMKonstruktion: Auf welcher technologischen Entwicklungsstufe befinden Sie sich bei Qant? Förtsch: Mit unseren einzelnen Produktlinien haben wir unterschiedliche Bild: Qant Dr. Michael Förtsch, Qant-CEO Entwicklungsstufen erreicht. Am weitesten fortgeschritten sind wir bei unserem Quantum-Partikelsensor, der mit TRL 8 kurz vor dem Product Release steht. KEMKonstruktion: Was macht Ihren auf Quantentechnologie basierenden Partikelsensor aus, der unter anderem von Automatisierern eingesetzt werden kann. Was kann er und worin bestehen die Vorteile im Vergleich zu anderen Sensoren, die es bereits gibt? Förtsch: Im Inneren des Sensors ist ein Laser verbaut. Mittels Laser Partikel zu messen, gab es ja schon. Was wir jetzt aber gemacht haben, ist folgendes: Wir haben diesem Laserlicht zusätzlich Superposition als Zustände aufgeprägt. Das heißt, wir haben den Laser über Quantenzustände angereichert. Fällt ein Partikel durch den Laserstrahl, sieht man nicht nur, wie groß dieser ist, man sieht auch, wie schnell er ist und in welche Richtung er durch den Laserstrahl geflogen ist. Das Entscheidende daran ist, dass wir anhand der Fülle an Informationen jetzt die Struktur, also die Shape des Partikels, identifizieren können. Das ist neuartig. KEMKonstruktion: Bei Qant arbeiten Sie des Weiteren an einem Quanten-Magnetfeldsensor, der gerade für die Medizintechnik aussichtsreich ist. Was kann Ihr Magnetfeldsensor auf dem aktuellen technischen Niveau und in welche Richtung entwickeln Sie ihn weiter? Förtsch: Dieser Sensor kann sehr empfindliche Änderungen in Magnetfeldern oder sehr schwache Magnetfelder detektieren. Wir reden hier von Magnetfeldern, die entstehen, wenn Sie oder ich uns bewegen und wir dabei Nervensignale an Muskeln zur Kontraktion senden. Wir arbeiten zum Beispiel mit einem Kunden zusammen, bei dem es darum geht, Menschen die Möglichkeit zu geben, ihre künstlichen Prothesen Kraft ihrer Gedanken und den dazu ausgesendeten neuronalen Signalen zu steuern. Unser Quantensensor ermöglicht dies. Das Schlüsselwort ist Picotesla- Auflösung – ein vielfach schwächeres Signal als unser Erdmagnetfeld. Dieses entsteht immer dann, wenn unser Gehirn arbeitet. 16 KEMKonstruktion » 01/02 | 2023
Der Quantensensor „Quantalyzer“ von Sick und Qant konnte bisher in Kundenapplikationen getestet werden. Laut Sick läuft momentan eine Analyse zu seiner Praxistauglichkeit. integriert, das auch die Prozessanbindung und die Kommunikationsschnittstellen zur Kundenapplika - tion beinhaltet. Zudem kann Sick als etablierter Anbieter für einen möglichst breiten Zugang zum Markt sorgen. „Mit dem Einstieg in die Quantensensorik baut Sick seine weltweite Technologieführerschaft in der Sensorik-Branche aus. Quantensensoren sind für die Zukunft der Industrie eine Schlüsseltechnologie“, sagt Dr. Robert Bauer, ehemaliger Vorstandsvorsitzender bei Sick. Gemeinsam mit Sick hat Qant auf der Hannover Messe 2022 zuletzt einen Bild: Sick Quantensensor präsentiert, der von Lebensmittelherstellern zur Qualitätsprüfung von Kaffee genutzt werden kann. Der Sensor misst Größe und Form der Körnung, die für die verschiedenen Geschmacksrichtungen des Kaffees eine entscheidende Rolle spielen. Mit Hilfe des Quantensensors sollen Kaffeehersteller beim industriellen Mahlen des Kaffees kontinuierlich die Körnung überprüfen können, um ihre gewünschten Qualitätsergebnisse zu erzielen. Niels Syassen, Vorstandsmitglied bei Sick, sagt: „Quantentechnologie ist die nächste Stufe für die Sensorik, denn sie verschiebt bisher fest verankerte technische Grenzen. Wo bislang keine guten Signale mehr messbar waren, lassen sich im Signalrauschen mittels Quanteneffekten sogar Details wahrnehmbar machen. Damit lassen sich Partikel messen, die rund zweihundert Mal kleiner sind als ein menschliches Haar.“ www.qant.de www.festo.com www.sick.com INFO Youtube-Video zum Bioreaktor Photo Bionic Cell hier.pro/FxRA6 VORTEIL: NORMTEIL Jeder Erfolg beginnt mit einer Idee. Deshalb unterstützt norelem Konstrukteure und Techniker im Maschinen- und Anlagenbau bei der Realisierung ihrer Ziele. Die richtige Auswahl aus unserem Vollsortiment an mehr als 70.000 Normund Bedienteilen finden Sie einfach und schnell in THE BIG GREEN BOOK sowie im norelem Onlineshop. Entdecken Sie unseren Onlineshop: www.norelem.de info@norelem.de ∙ www.norelem.de Entdecken Sie die norelem ACADEMY und profitieren Sie von unserem Know-How KEMKonstruktion » 01/02 | 2023 17 rund um den Maschinenbau unter www.norelem-academy.com
