{"id":470141,"date":"2026-10-23T11:58:52","date_gmt":"2026-10-23T09:58:52","guid":{"rendered":"https:\/\/www.allaboutautomation.de\/?p=470141"},"modified":"2026-11-02T14:57:02","modified_gmt":"2026-11-02T13:57:02","slug":"quantensensorik-ist-die-industrie-bereit-fuer-die-naechste-sensorrevolution","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.allaboutautomation.de\/de\/2026\/10\/23\/quantensensorik-ist-die-industrie-bereit-fuer-die-naechste-sensorrevolution\/","title":{"rendered":"Quantensensorik: Ist die Industrie bereit f\u00fcr die n\u00e4chste Sensorrevolution?"},"content":{"rendered":"\t\t
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Quantensensorik gilt als eine der spannendsten Entwicklungen der modernen Messtechnik. Sie verspricht Messungen, die mit klassischer Sensorik bislang nicht oder nur mit erheblichem Aufwand m\u00f6glich sind. Magnetfelder, Beschleunigungen, Temperaturen oder Gravitation lassen sich mit extrem hoher Empfindlichkeit erfassen. Doch zwischen einem beeindruckenden Labordemonstrator und einem robusten Industriesensor liegt ein weiter Weg.<\/strong><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Jedes Photon z\u00e4hlt: Einzelphotonen-Detektion, integriert f\u00fcr die Quantenkommunikation (Quelle: duotec)<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Ist die Industrie bereits bereit f\u00fcr Quantensensorik \u2013 oder ist die Technologie ihrer Zeit noch voraus? Die Antworten aus Forschung und Industrie zeichnen ein differenziertes Bild: Das Interesse w\u00e4chst, erste konkrete Anwendungen entstehen und wichtige technologische Grundlagen sind vorhanden. Gleichzeitig fehlen vielerorts noch Standardisierung, Miniaturisierung, Skalierbarkeit und vor allem \u00fcberzeugende Use Cases.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t

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Wenn klassische Sensorik an ihre Grenzen kommt<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Quantensensoren nutzen quantenmechanische Effekte, um physikalische Gr\u00f6\u00dfen mit besonders hoher Empfindlichkeit zu messen. Dabei werden beispielsweise einzelne Atome, Elektronen, Photonen oder definierte Quantenzust\u00e4nde als Messreferenz genutzt.<\/p>

Das Prinzip klingt abstrakt, l\u00e4sst sich aber vereinfacht so beschreiben: Ein Quantensystem wird gezielt in einen definierten Zustand gebracht. Ver\u00e4ndert sich beispielsweise ein Magnetfeld, eine Beschleunigung oder die Gravitation, ver\u00e4ndert sich auch der Zustand des Quantensystems. Diese Ver\u00e4nderung l\u00e4sst sich auslesen und in eine hochpr\u00e4zise Messgr\u00f6\u00dfe \u00fcbersetzen.<\/p>

Eine wichtige Rolle spielen dabei sogenannte Stickstoff-Vakanz-Zentren, kurz NV-Zentren, in Diamanten. Dabei handelt es sich um atomare Defekte im Kristallgitter, deren Quantenzust\u00e4nde sich optisch auslesen lassen. Besonders interessant: Solche diamantbasierten Sensoren k\u00f6nnen bei Raumtemperatur arbeiten und lassen sich zunehmend miniaturisieren.<\/p>

Andere Quantensensoren arbeiten beispielsweise mit atomaren Materiewellen. Atominterferometer k\u00f6nnen dadurch Beschleunigungen, Rotationen und Gravitations\u00e4nderungen mit hoher Langzeitstabilit\u00e4t erfassen. Daraus ergeben sich Perspektiven f\u00fcr Navigation, Geod\u00e4sie, Exploration und Erdbeobachtung.<\/p>

Die entscheidende Frage lautet deshalb nicht mehr nur: Kann Quantensensorik extrem pr\u00e4zise messen? Sondern: Kann sie diese Pr\u00e4zision unter realen industriellen Bedingungen nutzbar machen?<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t

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Vom Forschungslabor in die Industrie<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Genau an dieser Schnittstelle setzt die aktuelle Entwicklung an. Das Fraunhofer IAF beispielsweise arbeitet an diamantbasierten Quantensensoren und konkreten Anwendungen in Bereichen wie Materialpr\u00fcfung, Medizin und Navigation.<\/p>

Auch Forschungsprojekte werden zunehmend auf die industrielle Verwertung ausgerichtet. Dabei geht es l\u00e4ngst nicht mehr ausschlie\u00dflich darum, einen m\u00f6glichst empfindlichen Sensor zu entwickeln. Entscheidend ist das Gesamtsystem: Sensor, Lichtquelle, Elektronik, Signalverarbeitung, Software, Geh\u00e4use und Schnittstellen m\u00fcssen zusammenspielen. Genau hier entscheidet sich, ob aus Quantensensorik ein Forschungsinstrument oder ein industrielles Produkt wird.<\/p>

Dass die Industrialisierung dabei selbst eine technologische Herausforderung darstellt, zeigt die Perspektive von Johannes Schaefer von duotec. Das Unternehmen besch\u00e4ftigt sich unter anderem mit der komplexen Elektronikfertigung f\u00fcr neue Technologien. \u201eWir leisten hier echte Pionierarbeit. Der Weg zur serienreifen Quantensensorik wurde bislang nur von wenigen beschritten.\u201c<\/p>

Gerade der Schritt vom Demonstrator zum Serienprodukt bringt neue Risiken mit sich. F\u00fcr Schaefer geh\u00f6rt diese Unsicherheit jedoch zum Charakter eines Technologiefelds, das sich noch entwickelt. Als Spezialist f\u00fcr komplexe Elektronikfertigung sieht duotec zugleich M\u00f6glichkeiten, diese Herausforderungen gemeinsam mit Partnern zu beherrschen.<\/p>

Besonders wichtig ist dabei die Zusammenarbeit entlang der gesamten Wertsch\u00f6pfungskette. Denn bei Quantensystemen m\u00fcssen h\u00e4ufig hochkomplexe elektronische, optische und quantenphysikalische Komponenten zusammengebracht werden. \u201eBesonders spannend ist, dass wir gemeinsam mit Partnern kontinuierlich neue Ideen entwickeln \u2013 daraus entstehen oft v\u00f6llig neue Chancen\u201c, so Johannes Schaefer.<\/p>

Damit wird ein Aspekt sichtbar, der f\u00fcr die industrielle Entwicklung von Quantensensorik entscheidend sein d\u00fcrfte: Der Weg zur Marktreife ist kein linearer Technologietransfer aus dem Labor. Vielmehr entstehen viele Anwendungen erst durch die Zusammenarbeit von Forschung, Sensorherstellern, Elektronikentwicklern und Anwendern.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t

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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\"Johannes_Schaefer\"\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t
Johannes Schaefer: \u201eBesonders spannend ist, dass wir gemeinsam mit Partnern kontinuierlich neue Ideen entwickeln \u2013 daraus entstehen oft v\u00f6llig neue Chancen\u201c,<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Miniaturisierung entscheidet \u00fcber den industriellen Einsatz<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Eine der gr\u00f6\u00dften Herausforderungen ist dabei die Gr\u00f6\u00dfe der Systeme. Was im Forschungslabor noch auf mehreren optischen Tischen Platz findet, muss f\u00fcr den industriellen Einsatz kompakt, robust und automatisierbar werden.<\/p>

Johannes Schaefer beschreibt die Entwicklung bei duotec als deutlichen Schritt in diese Richtung. Ein Beispiel ist ein QKD-Sensor, bei dem das Unternehmen nach eigenen Angaben eine urspr\u00fcnglich etwa vier Lunchboxen gro\u00dfe L\u00f6sung inklusive Optik und Elektronik auf die Gr\u00f6\u00dfe eines Cent-St\u00fccks integrieren konnte.<\/p>

Damit wird greifbar, was Miniaturisierung bei Quantentechnologien bedeuten kann: Nicht allein die Leistungsf\u00e4higkeit des eigentlichen Quantensystems entscheidet \u00fcber den Markterfolg. Erst die Integration von Optik, Elektronik und Auswertung in einen kleinen und robusten Formfaktor er\u00f6ffnet industrielle Einsatzm\u00f6glichkeiten.<\/p>

Nach Einsch\u00e4tzung Schaefers schafft diese Entwicklung Perspektiven f\u00fcr industrielle Skalierung und Automatisierung sowie f\u00fcr Anwendungen in anspruchsvollen Umgebungen bis hin zu Satelliten. Aus Quantentechnologie wird damit zunehmend ein Systemtechnik-Thema.<\/p>

Auf Kundenseite sto\u00dfe Quantentechnologie bereits auf gro\u00dfes Interesse. Besonders relevant seien Anwendungen, bei denen hohe Sicherheitsanforderungen mit neuen technischen M\u00f6glichkeiten verbunden werden. Damit beschreibt Schaefer einen Markt, der sich noch am Anfang befindet, aber zunehmend konkreter wird. Die Zahl der Anbieter w\u00e4chst, w\u00e4hrend gleichzeitig Unternehmen beginnen, sich mit m\u00f6glichen Anwendungen und Gesch\u00e4ftsmodellen auseinanderzusetzen. \u201eF\u00fcr uns war fr\u00fch klar, dass wir auf dieses Zukunftsfeld setzen, um uns \u00fcber Innovation zu differenzieren.\u201c<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t

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Pr\u00e4zision allein reicht nicht<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Denn ein Sensor mit herausragender Empfindlichkeit ist noch kein gutes Industrieprodukt. In der industriellen Messtechnik z\u00e4hlen auch andere Eigenschaften: Robustheit, Baugr\u00f6\u00dfe, Energieverbrauch, Kosten, Schnittstellen, Wartungsaufwand und einfache Integration in bestehende Systeme.<\/p>

Gerade bei Quantensensoren ist das eine Herausforderung. Viele Quantensysteme reagieren \u00e4u\u00dferst empfindlich auf ihre Umgebung. Vibrationen, Temperatur\u00e4nderungen oder elektromagnetische St\u00f6rungen k\u00f6nnen die Messung beeinflussen. Je nach Technologie kommen au\u00dferdem komplexe Optiken, Laser, Vakuumsysteme oder aufwendige Abschirmungen hinzu.<\/p>

Die entscheidende Entwicklungsaufgabe lautet daher: Wie l\u00e4sst sich die au\u00dfergew\u00f6hnliche Empfindlichkeit der Quantenwelt mit der Robustheit der Industrie verbinden?<\/p>

Bei diamantbasierten NV-Sensoren gibt es hier bereits interessante Ans\u00e4tze. Sie ben\u00f6tigen beispielsweise keine Kryotechnik und k\u00f6nnen bei Raumtemperatur betrieben werden. Andere Quantensensoren wiederum nutzen atomare Systeme und Materiewellen und stellen entsprechend andere Anforderungen an Aufbau und Umgebung.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t

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Der Diamant wird zum Sensor<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Was zun\u00e4chst nach Grundlagenphysik klingt, kann dabei erstaunlich praktisch werden. In einem Diamanten werden gezielt NV-Zentren erzeugt. Wird der Diamant mit Licht angeregt, l\u00e4sst sich der Zustand dieser Zentren optisch auslesen. Ein \u00e4u\u00dferes Magnetfeld ver\u00e4ndert die Zust\u00e4nde \u2013 und damit das ausgelesene Signal. So wird aus einem scheinbar unspektakul\u00e4ren St\u00fcck Kohlenstoff ein hochsensitives Magnetometer.<\/p>

F\u00fcr die Industrie er\u00f6ffnet das M\u00f6glichkeiten, die klassische Sensoren nur schwer erreichen. Magnetische Signaturen k\u00f6nnen beispielsweise Informationen \u00fcber Materialeigenschaften, Stromfl\u00fcsse oder kleinste Defekte liefern. Besonders interessant ist dabei die Kombination aus hoher Empfindlichkeit und r\u00e4umlicher Aufl\u00f6sung. So k\u00f6nnen Magnetfeldverteilungen auf kleinsten Skalen sichtbar gemacht werden. Das k\u00f6nnte die Qualit\u00e4tskontrolle dort ver\u00e4ndern, wo klassische Pr\u00fcfverfahren an ihre Grenzen kommen.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t

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Von der Materialpr\u00fcfung bis zur Navigation<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Das Anwendungsspektrum ist entsprechend breit.<\/p>

Medizin:<\/strong> In der Medizin k\u00f6nnten Quantensensoren kleinste magnetische Signale von Herz, Gehirn oder Nerven erfassen. Diamantbasierte Magnetometer bieten dabei den Vorteil, dass sie bei Raumtemperatur arbeiten k\u00f6nnen. Forscher am Fraunhofer IAF untersuchen beispielsweise Anwendungen f\u00fcr die Biomedizin. Quantensensoren k\u00f6nnten k\u00fcnftig dazu beitragen, biologische Prozesse ber\u00fchrungslos und mit hoher r\u00e4umlicher Aufl\u00f6sung zu untersuchen. Auch die Verbesserung bestehender Verfahren wie der Magnetresonanztomografie ist ein Forschungsfeld. Nanodiamanten und Quantensensorik sollen dabei helfen, magnetische Signale empfindlicher auszuwerten.<\/p>

Material- und Qualit\u00e4tspr\u00fcfung:<\/strong> F\u00fcr die Industrie besonders interessant ist die zerst\u00f6rungsfreie Pr\u00fcfung. Kleinste Risse, Verformungen oder Materialver\u00e4nderungen k\u00f6nnen eine magnetische Signatur erzeugen. Wenn diese Signatur mit einem Quantensensor sichtbar wird, k\u00f6nnten sich Pr\u00fcfverfahren f\u00fcr Werkstoffe, Halbleiter oder elektronische Bauteile erheblich erweitern.<\/p>

Navigation ohne GPS:<\/strong> Eine weitere Schl\u00fcsselanwendung liegt in der Navigation. Atomare Quantensensoren k\u00f6nnen Beschleunigungen, Rotationen und Gravitations\u00e4nderungen mit hoher Pr\u00e4zision erfassen. Damit entsteht langfristig die M\u00f6glichkeit, Navigationssysteme unabh\u00e4ngiger von Satellitensignalen zu machen. Das ist insbesondere f\u00fcr Luft- und Raumfahrt, Schifffahrt, autonome Systeme und Anwendungen interessant, in denen GPS nicht zuverl\u00e4ssig verf\u00fcgbar ist.<\/p>

Halbleiter und Mikroelektronik:<\/strong> Auch in der Halbleiterindustrie k\u00f6nnte Quantensensorik eine wichtige Rolle spielen. Je kleiner Strukturen werden, desto schwieriger wird es, ihre Eigenschaften mit klassischen Messverfahren vollst\u00e4ndig zu erfassen. Hier k\u00f6nnte eine St\u00e4rke der Quantensensorik besonders deutlich werden: Nicht einfach genauer messen, sondern Dinge sichtbar machen, die bisher messtechnisch verborgen blieben.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t

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Die Integration wird zum Schl\u00fcssel<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Die Aussagen von duotec, Fraunhofer IAF, Elmos und Infineon treffen sich an einem zentralen Punkt: Die Zukunft der Quantensensorik entscheidet sich nicht allein an der Empfindlichkeit des Quantensystems.<\/p>

Infineon Technologies sieht Quantensensorik beispielsweise als Systemaufgabe. Halbleiter-, Siliziumkarbid- und Integrations-Know-how sollen helfen, Quantensensoren in skalierbare und energieeffiziente Systeme zu \u00fcberf\u00fchren. Heinrich Heiss von Infineon formuliert es entsprechend: \u201eDer Schl\u00fcssel zum Erfolg liegt in der Integration von Quantensensoren in reale Anwendungen.\u201c<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Heinrich Heiss: \u201eDer Schl\u00fcssel zum Erfolg liegt in der Integration von Quantensensoren in reale Anwendungen.\u201c (Quelle: Infineon)<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Auch Elmos verfolgt diesen Gedanken aus einer anderen Perspektive. Dr. Bernd Burchard sieht die notwendige Auswerteelektronik bereits als wichtigen Baustein f\u00fcr die sp\u00e4tere Serienfertigung. \u201eJetzt liegt der n\u00e4chste Schritt bei der Industrie. Sobald aus vielversprechenden Pilotprojekten Serienanwendungen werden, sind wir bereit zu liefern.\u201c<\/p>

Damit entsteht ein gemeinsames Bild: Die Bausteine f\u00fcr eine industrielle Quantensensorik entstehen derzeit an unterschiedlichen Stellen \u2013 in der Quantenphysik, der Sensorik, der Mikroelektronik und der Elektronikfertigung.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Dr. Bernd Burchard: \u201eJetzt liegt der n\u00e4chste Schritt bei der Industrie. Sobald aus vielversprechenden Pilotprojekten Serienanwendungen werden, sind wir bereit zu liefern.\u201c (Quelle: Elmos)<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t
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Was muss noch passieren?<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Trotz der Fortschritte bleiben einige H\u00fcrden.<\/p>