Fraunhofer utvecklar kvantsensorer för mer exakta mätningar och avbildning

Fraunhofer-institutet leder utvecklingen av nya kvantsensorer och kvantavbildningstekniker som utnyttjar kvantmekanikens principer för att uppnå extremt precisa mätningar och förbättrad avbildningsförmåga. Dessa framsteg öppnar dörrar för nya tillämpningar inom både hälso- och sjukvård, industriell testning och navigation.

Kvantssensorerna möjliggör extremt känsliga mätningar av magnetfält och andra fysikaliska storheter genom att använda elektronernas spinn-egenskaper. Fraunhofers QMag-projekt utforskar exempelvis kvantmagnetometrar baserade på optisk mätning av kväve-vakans (NV) centrum i diamantkristaller. Forskningen har avancerat till en punkt där de första kommersiella applikationerna redan är i bruk. Tekniken vidareutvecklas för industriella behov, såsom att detektera mikroskopiska skador i material.

Kvantavbildning använder sammanflätade fotoner. En foton belyser objektet i ett osynligt våglängdsområde, medan dess sammanflätade partner detekteras av en kamera i det synliga spektrumet. Detta gör det möjligt att se sådant som tidigare var osynligt. I QUANCER-projektet utvecklas denna teknik för cancerdiagnostik, med målet att identifiera tumörvävnad kemiskt selektivt och förbättra infrarödmikroskopin.

Under november 2023 har flera Fraunhofer-institutioner, inklusive Fraunhofer IPM och Fraunhofer IOF, presenterat sina framsteg inom kvantteknikens tillämpningar. Medicinska tillämpningar inkluderar förbättringar av magnetresonanstomografi (MRT) med upp till 10 000 gånger högre känslighet, vilket kan leda till snabbare och mer precisa diagnoser. Inom industrin kan kvantsensorer upptäcka sprickor i material utan att skada dem. Forskning bedrivs även för hjärna-datorgränssnitt och GPS-oberoende navigationssystem.

Fraunhofer IPM har även utvecklat en beröringsfri flödesmätningsmetod baserad på magnetfält och kvantsensorer. Metoden möjliggör kvantifiering av hur flödesprofilen påverkar den magnetiska signalen, vilket förbättrar precisionen och tillförlitligheten hos mätmetoder.