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Die Vermessung der Welt mit Quantentechnologien aus Adlershof

Quantenphysiker Markus Krutzik im Porträt

Krutzik
Dr. Markus Krutzik. Foto: privat.

Morgens um acht, abends um zehn und eigentlich sowieso den ganzen Tag über, so dass Kollegen ihm im Scherz schon nahelegten, seine Zelte doch anderswo aufzuschlagen: Das Telefon in Markus Krutziks Büros gibt einfach keine Ruhe. Und das ist kein Wunder, denn der 34jährige Physiker, der sich auf Quantentechnologien im Bereich Sensorik spezialisiert hat, sorgt mit seiner Forschung national wie international für Aufsehen, ist an einer Vielzahl von Projekten beteiligt. 2014 gewann Krutzik den Dissertationspreis Adlershof, wurde postwendend vom Jet Propulsion Laboratory der amerikanischen Weltraumbehörde NASA als PostDoc und technischer Berater abgeworben.

„Top 40 unter 40“

Ein Jahr später zurück in Berlin übernahm Markus Krutzik die Leitung einer Gruppe zu Quantensensoren unter Professor Achim Peters. Auch ist der Wissenschaftler seit 2017 am Ferdinand-Braun-Institut (FBH) tätig und wird dort ab Januar 2019 das Joint Lab Integrated Quantum Sensors leiten, das gemeinsam vom FBH und der Humboldt-Universität zu Berlin (HU) betrieben wird. Aktuell würdigt ihn das Wirtschaftsmagazin Capital: „Top 40 unter 40“ wählt die Zeitschrift in jedem Jahr zur jungen Elite. Dazu zählt 2018 auch der Adlershofer Forscher.

Präzise Messungen nicht nur im Weltraum

„Der Weltraum und Forschung in Schwerelosigkeit faszinieren mich schon immer“, sagt Markus Krutzik, in dessen kleinem Büro im Lise-Meitner-Haus des Instituts für Physik es an diesem Vormittag ausnahmsweise einmal still ist. Ins All ziehe es ihn selbst zwar überhaupt nicht, betont der Physiker und lacht, wohl aber schickten er und seine Kollegen inzwischen „alle möglichen Instrumente hoch“. Die Instrumente, das sind kleine Messapparaturen, mit deren Hilfe sich etwa in Zukunft die Genauigkeit von Satellitennavigationssystemen verbessern ließe. Auf dem Weg dahin haben Krutzik und sein Team in den vergangenen Jahren mehrere Generationen von miniaturisierten Lasersystemen für den Einsatz auf Höhenforschungsraketen entwickelt. Unter anderem konnte damit im Januar 2017 weltweit erstmalig eine Wolke ultra-kalter Atome im Weltall erzeugt werden, mit der sich kleinste Beschleunigungen präzise messen lassen.

„Ein Paper dazu hat ein Konsortium im Oktober in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht,“ freut sich der Forscher, der einer der Autoren des Papers ist. „Außerdem sind wir gerade dabei, eine Berliner Satellitenmission für den Test von Quantentechnologien im Orbit zu entwickeln. Es geht unter anderem darum, die nächste Generation von integrierten Sensoren so zu bauen, dass sie über ein Jahr lang operieren und nicht mehr Platz einnehmen, als ein kleiner Schuhkarton.“ Das Interesse an der Thematik ist groß. So veranstaltete Krutziks Team im September einen dreitägigen KOSMOS-Workshop, in dessen Rahmen über hundert internationale Wissenschaftler, Industrievertreter und Kollegen aus den Weltraumbehörden in Adlershof zu Gast waren.

Kontakt zur Industrie

Ihn persönlich treibe um, nicht nur grundlegende physikalische Einsichten zu gewinnen, sondern Erkenntnisse aus dem Weltraumlabor mit Hilfe von Ingenieuren, Elektronikern und Softwarespezialisten auch in die praktische Anwendung zu bringen, sagt er Forscher. „Mir geht es auch um gesellschaftsrelevanten Output. Wenn wir Instrumente entwickeln, die autonom sind und diese dann auch noch unter extremen Bedingungen, wie sie im Weltraum herrschen, funktionieren, dann ist das genau das, was die Industrie braucht: Kompakte und energieeffiziente Systeme für die nächste Generation von optischer Messtechnik. Derzeit bündeln wir in Berlin weitere Partner und entwickeln gemeinsam einen Forschungsschwerpunkt zu optischen Quantentechnologien. Dabei müssen wir uns in Zukunft vor allem auch darum bemühen, das, was wir hier entwickeln, auf den Markt zu bringen.“

„Wir können heutzutage optische Uhren bauen, die um ein Vielfaches genauer sind, als die derzeit eingesetzte Technologie in globalen Satellitennavigationssystemen. Die Herausforderung besteht nun darin, sie in einer robusten Bauweise zu integrieren und für den Einsatz im Weltraum zu qualifizieren.“ Solche Uhren und Sensoren sind nicht nur in der Weltraumforschung, in der Erdbeobachtung und im Rahmen der Klimaforschung von großem Nutzen, sondern könnten zukünftig auch im Alltag eine wichtige Rolle spielen – etwa beim autonomen Fahren. „Wenn wir in Zukunft zum Beispiel eine Million autonom fahrende Autos in Berlin haben, dann ist es sehr wichtig, dass deren jeweiliger Aufenthaltsort genau bestimmt werden kann und dass wir Navigationssysteme haben, die nutzbar sind, wenn herkömmliches GPS nicht zur Verfügung steht,“ erklärt Markus Krutzik.

Fragezeichen gesucht

Geht es Markus Krutzik in seiner Forschung darum, herauszufinden, was die Welt im Innersten zusammenhält? Was treibt ihn an? „Die Physik ist eine Naturwissenschaft, die dazu da ist, unsere Umwelt möglichst exakt zu beschreiben,“ sagt der Wissenschaftler und ergänzt schmunzelnd: „Viele der dabei auftretende Fragezeichen werden wir wahrscheinlich nie gänzlich zum Ausrufezeichen machen können, sondern nur immer mehr Fragezeichen finden.“ Und das sagt der Forscher, bevor er in die Mensa verschwindet, in einem derart gelassenen und vergnügten Ton, dass man ihm für die Zukunft nur immer mehr Fragezeichen wünschen kann. 

Autorin: Nora Lessing

Weitere Informationen

Artikel in Capital "Top 40 unter 40"

Kontakt

Dr. Markus Krutzik
Institut für Physik
Humboldt-Universität zu Berlin

Tel.: 030 2093-4814
markus.krutzik@physik.hu-berlin.de

 

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