Mini-Atomuhren marktreif!

Aber Streit EU-Schweiz blockiert

28. Juni 2022, 8:50 Uhr | Heinz Arnold
Ein Wafer, auf dem die MEMS-Zellen hergestellt werden, die das CSEM entwickelt hat. Sie bilden das Herzstück der Mini-Atomuhren.
Ein Wafer, auf dem die MEMS-Zellen hergestellt werden, die das CSEM entwickelt hat. Sie bilden das Herzstück der Mini-Atomuhren.
© DSEM

Der Abschluss des europäischen Projekts »macQsimal« zeigt: Miniatur-Atomuhren sind marktreif. Die Schweiz steht allerdings vor einem schwierigen Problem.

Denn die weitere Zusammenarbeit im Hinblick auf eine Industrialisierung zwischen der Schweiz und der EU wurde eingestellt. Details dazu lesen Sie unten. Zunächst zu dem technischen Durchbruch: Der Großteil der Entwicklung der Miniatur-Atomuhr erfolgt in Neuenburg, von der MEMS-Zelle des CSEM – dem Herzstück der Uhr – über die Steuerelektronik bis hin zur Endmontage. Das für die Vermarktung zuständige Unternehmen Orolia Switzerland zielt auf einen wachsenden Markt ab, in dem die Nachfrage nach kleinen Atomuhren ständig steigt.

»Unsere Forschungen zur Miniaturisierung von Atomuhren, die wir vor etwa 15 Jahren begonnen haben, führen zu neuen Produkten, die in der Region vermarktet werden«, freuen sich Christoph Affolderbach und Gaetano Mileti, wissenschaftlicher Mitarbeiter bzw. Professor am Laboratoire Temps-Fréquence der Universität Neuenburg (UniNE). »Wir setzen unsere Forschungsarbeiten fort, damit Neuenburg in einem für die Schweiz strategischen Bereich seine Führungsposition behält.«

Das vom CSEM koordinierte europäische Projekt »macQsimal«, das
zur Initiative »FET Flagship on Quantum Technologies« gehört, umfasst 14 Partner, die die ganze Wissenskette von der Grundlagenforschung bis hin zur industriellen Umsetzung repräsentieren. Dieses Konsortium arbeitete insbesondere daran, das Potenzial von Atomdampfzellen auszuschöpfen, um eine neue Generation hocheffizienter Sensoren bereitzustellen.

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Der Prototyp einer marktreifen Atom-Armbanduhr.
Der Prototyp einer marktreifen Atom-Armbanduhr.
© CSEM

Vom Prototyp zu kommerziellen Produkten

Die Schweizer Partner von »macQsimal« leiteten dabei den Prozess des Technologietransfers zur Industrie für eine energiesparende Miniaturatomuhr ein. Das 2018 lancierte Projekt macQsimal hatte zum Ziel, Quanteneffekte zu nutzen, um einerseits Sensoren mit einer bisher unerreichten Empfindlichkeit und Präzision zu entwickeln und andererseits eine leistungsfähige europäische Industrie in diesem Bereich aufzubauen. Zum Abschluss des Projekts fanden an der Universität Neuenburg, einem wichtigen Projektpartner, am 20. und 21. Juni ein öffentlich zugängliches wissenschaftliches Symposium sowie die ebenfalls öffentliche Konferenz »Temps, Sciences et Société« statt.

Warum die Miniatur-Atomuhren wichtig sind

Atomuhren werden herangezogen, um zahlreicher Dienste wie Telekommunikations-, Transport- und Energienetze zu koordinieren, die für die Bevölkerung wesentlich sind. Bei einem Signalausfall aufgrund von Störungen oder Angriffen können die Miniaturuhren diese Funktion übernehmen und das System für einige Stunden aufrechterhalten, bis das Problem behoben ist. »Man kann sie bei einigen Anwendungen mit kleinen Notgeneratoren vergleichen», erklärt Jacques Haesler, Koordinator von macQsimal und Projektleiter am CSEM.

Neben der Entwicklung der Miniaturatomuhr hat das Projekt macQsimal andere Prototypen von äußerst empfindlichen Quantensensoren realisiert, etwa Magnetometer und Gyroskope, die in Bereichen zur Anwendung kommen, die von der diagnostischen Medizin bis zur autonomen Navigation reichen. All diese Entwicklungen erfolgten in enger Partnerschaft mit europäischen Forschungsgruppen und Industrieunternehmen.

Jacques Haesler, CSEM: Für die wissenschaftliche Relevanz Europas und die europäische Gesellschaft hätte es sehr negative Folgen, wenn die grenzüberschreitende wissenschaftliche Zusammenarbeit in Europa nicht mehr gewährleistet ist.«
Jacques Haesler, CSEM: Für die wissenschaftliche Relevanz Europas und die europäische Gesellschaft hätte es sehr negative Folgen, wenn die grenzüberschreitende wissenschaftliche Zusammenarbeit in Europa nicht mehr gewährleistet ist.«
© CSEM

Streit zwischen Schweiz und EU blockiert die Zusammenarbeit

Doch warum wurde die weitere Zusammenarbeit im Hinblick auf eine Industrialisierung wurde jetzt eingestellt? Im Mai 2021 hatte der Schweizer Bundesrat die Gespräche zum Rahmenabkommen EU-Schweiz einseitig beendet. Hier hätten die Rahmenbedingungen für die Zusammenarbeit der Europäischen Union und der Schweiz zukünftig geregelt werden sollen. Seit die Verhandlungen über das Rahmenabkommen mit Europa abgebrochen wurden, ist die Schweiz, die das zentrale Element für diese Sensoren – nämlich die MEMS-Zelle – liefert, von den europäischen Forschungsprogrammen in diesem Bereich ausgeschlossen.

In der zweiten Phase des »Quantum-Flagship«-Programms wurden kürzlich die ersten Projekte für den Transfer dieser vielversprechenden Quantentechnologien zur Industrie finanziert, doch die Schweiz ist nicht dabei. »Der Bund hat erste Unterstützungsinitiativen angekündigt, um diesen Ausschluss vorübergehend zu überbrücken. Dank dieser Maßnahmen können die im Bereich der Quantentechnologien tätigen Schweizer Akteure ihre eigenen Entwicklungen vorläufig fortsetzen, aber aufgrund des Ausschlusses ist es ihnen nun unmöglich, weiterhin mit den europäischen Partnern zusammenzuarbeiten«, fasst Jacques Haesler zusammen. »Mit einer baldigen Wiederanbindung an die europäischen Programme könnte der Rückstand mit einem Minimum an Kollateralschäden aufgeholt werden.« 

Großbritannien steht nach dem Brexit vor demselben Problem wie die Schweiz. Deshalb hat sich am 8. Februar 2022 die »Stick-to-Science«-Initiative gebildet. Sie hat vergangene Woche eine Unterschriftenliste von Wissenschaftlern an Ursula von der Leyen geschickt, der Präsidentin der Europäischen Kommission. 

Im Rahmen der »Stick-to-Science«- Initiative fordert die europäische Forschungsgemeinde die Assoziierung der Schweiz und Großbritanniens an »Horizon Europe«. Bis heute ist der Teilnahmestatus des Vereinigten Königreichs und der Schweiz bei Horizon Europe, dem führenden Rahmenprogramm für Forschung und Innovation der EU, ungeklärt. »Stick-to-Science« fordert Europas führende Politikerinnen und Politiker auf, politische Diskrepanzen zugunsten der wissenschaftlichen Zusammenarbeit zur Seite zu legen.  Während die endgültige Assoziierung von UK an Horizon Europe, das über ein Budget in Höhe von 95,5 Mrd. Euro (99,1 Mrd. Schweizer Franken bzw. 79,4 Mrd. Britische Pfund verfügt, an Brexit-nachgelagerten Handelsabkommen scheitert, bleibt der Schweiz die Teilnahme an Teilen des Programms aufgrund ausstehender Regierungsgespräche verwehrt. In beiden Fällen stelle die EU politische Diskussionen über die wissenschaftliche Zusammenarbeit. »Ich hoffe, dass auf politischer Ebene schnell eine Lösung des Problems gefunden wird. Für die wissenschaftliche Relevanz Europas und die europäische Gesellschaft hätte es sehr negative Folgen, wenn die grenzüberschreitende wissenschaftliche Zusammenarbeit in Europa nicht mehr gewährleistet ist«, erklärte Jacques Haesler im Gespräch mit Markt&Technik.


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