Prof. Dr. Markus Krutzik
Prof. Dr. Markus Krutzik ist Quantenforscher am Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) und Professor für Integrierte Quantensensorik an der Humboldt-Universität zu Berlin. Er leitet das Joint Lab Integrated Quantum Sensors am Ferdinand-Braun-Institut und entwickelt mit seinem Team hochintegrierte Quantensensoren für Anwendungen in Industrie, Medizin und Weltraum. Für seine herausragenden Beiträge in Forschung, Transfer und Wissenschaftskommunikation wurde er 2025 vom Tagesspiegel zu einem der 100 wichtigsten Köpfe der Berliner Wissenschaft gewählt.
Herr Professor Krutzik, der Tagesspiegel zählt Sie zu den 100 wichtigsten Köpfen der Wissenschaft 2025. Warum ist integrierte Quantensensorik ein Schlüsselthema für die Zukunft?
Quantentechnologien zählen zu den spannendsten Innovationsfeldern unserer Zeit – mit Potenzial von der Grundlagenforschung bis hin zu industriellen Anwendungen. Fragen der technologischen Sicherheit und Souveränität rücken dabei immer stärker in den Fokus. Vor diesem Hintergrund sind Quantensensoren besonders vielversprechend, da sie früher marktreif sind als viele andere Quantentechnologien. Staaten und Unternehmen investieren daher stark, um technologische Wettbewerbsvorteile und strategische Unabhängigkeit zu sichern.
Quantensensoren messen physikalische Größen wie Magnetfelder, Zeit oder Gravitation mit extremer Präzision und eröffnen damit neue Möglichkeiten in Bereichen, in denen klassische Messverfahren an Grenzen stoßen. Damit lassen sich fundamentale Fragestellungen der Physik erforschen, wie etwa die Suche nach dunkler Materie. Sie versprechen auch bestehende Anwendungen zu verbessen und ermöglichen völlig neuartige Ansätze: von der Navigation und Datensynchronisation über die biomedizinische Bildgebung und Diagnostik bis hin zur zerstörungsfreien Materialprüfung.
Durch die Integration auf Chipebene werden Quantensensoren zudem robuster, energieeffizienter und für den industriellen Einsatz skalierbar – an diesem Ziel arbeiten wir im Schulterschluss von Industrie und Wissenschaft.
Sie entwickeln die nächste Generation von Quantensensoren im Chipmaßstab. Was unterscheidet diese Systeme grundlegend von bisherigen Sensortechnologien und welche neuen Anwendungen werden dadurch erstmals möglich, etwa in Industrie, Medizin oder im Weltraum?
Unsere Systeme nutzen atomare Gase als Sensoren – die meisten davon bei Raumtemperatur. Diese sind aus mehreren Gründen ideal geeignet: Unter anderem sind sie besonders genau, da Atome extrem sensitiv auf Änderungen der Umwelt reagieren, aber auch im Sinne der Kalibration, da Atome überall auf der Welt gleiche Eigenschaften aufweisen. Diese atomaren Gase werden in unseren Sensoren mit präzise konditioniertem Laserlicht manipuliert und ihre Wechselwirkung mit der Umwelt im Anschluss ausgelesen.
Ein Beispiel dafür sind atomare, optisch-gepumpte Magnetometer. Diese sind die Basis für eine neuartige, robuste und hochsensitive Sensorik. Die Technologie eröffnet Perspektiven in der biomedizinischen Forschung, etwa um nicht-invasiv muskuläre Ermüdung zu diagnostizieren oder Hirn- und Herzaktivität zu messen.
Über die Detektion biomagnetischer Signale hinaus können solche hochsensitiven Magnetfeldsensoren in zahlreichen weiteren Anwendungen eingesetzt werden, wie etwa bei geophysikalischen Untersuchungen oder auch in der industriellen Sensorik zur nicht-invasiven Untersuchung von Batterien. Damit ließen sich Lade- und Alterungsprozesse sowie Inhomogenitäten in Batteriezellen präzise analysieren.
Ein weiteres Beispiel sind optische Uhren für zukünftige globale Navigationssatellitensysteme oder auch für die Navigation im Weltraum. Für den Einsatz außerhalb der Erdatmosphäre sind Größe, Gewicht und Leistungsbedarf anspruchsvolle Parameter, die erfüllt werden müssen, während gleichzeitig eine hervorragende Frequenzstabilität gewährleistet sein muss.
Sie engagieren sich stark im Transfer und haben bereits ein Start-up mitgegründet. Was motiviert Sie, unternehmerische Wege zu gehen?
Da gibt es eine ganze Reihe von Motivationen! Ich habe schon immer im Bereich der anwendungsnahen Quantentechnologien geforscht. Daraus ist der Wunsch sozusagen organisch gewachsen, wissenschaftliche Erkenntnisse in die Praxis umzusetzen und echten gesellschaftlichen Nutzen zu schaffen. Es reizt mich auch, unternehmerische Verantwortung zu übernehmen und neue Kompetenzen zu entwickeln. Die Zusammenarbeit mit interdisziplinären Teams und jungen Talenten inspiriert mich zusätzlich. Ich glaube fest daran, dass wir in der Quantensensorik langfristig einen nachhaltigen Beitrag zur technologischen und wirtschaftlichen Entwicklung leisten können – in Berlin und weit darüber hinaus.
Mit der Rydberg Photonics haben wir ein Start-up aus dem FBH ausgegründet. Das Unternehmen entwickelt und fertigt zusammen mit internationalen Partnern leistungsstarke photonische Engines für quantenphysikalische und photonische Anwendungen, die für eine industrielle, skalierbare Fertigung und den zuverlässigen Einsatz im Feld ausgelegt sind. Dabei nutzen wir insbesondere hybride Mikro-Integrationstechnologien, um hochkomplexe, aber extrem kompakte photonische Baugruppen und System zu entwickeln, die den Anforderungen an Formfaktor, Leistung und Skalierbarkeit für anspruchsvolle Anwendungsfälle gerecht werden.
An weiteren Transferthemen arbeiten wir, da wir davon überzeugt sind, dass jetzt der richtige Zeitpunkt und Berlin genau der richtige Ort dafür ist.
Adlershof ist heute Deutschlands größter und erfolgreichster Wissenschafts- und Technologiepark. Was ist für Sie der größte Mehrwert, hier zu forschen?
Damit Quantensysteme unseren Alltag von morgen tatsächlich begleiten, müssen sie den Sprung vom Prototyp zur praxistauglichen Lösung schaffen: kompakt, robust, und zuverlässig. Solche Deep-Tech-Entwicklungen gelingen am besten in dynamischen Ökosystemen. Genau das bietet Adlershof. Hier treffen eine renommierte Universität, international führende Forschungsinstitute und innovationsgetriebene Unternehmen direkt aufeinander. Diese Nähe verkürzt Wege, erleichtert Kooperationen und beschleunigt den Technologietransfer in Anwendungen. Besonders wertvoll ist die Expertise vor Ort bei Schlüsseltechnologien, die für Quantentechnologien unverzichtbar sind – wie etwa die Photonik.
Wenn wir zehn Jahre in die Zukunft blicken: Welche Rolle werden Quantensensorik und Quantentechnologien im Alltag spielen und wo sehen Sie Berlin und Adlershof in diesem Zukunftsbild?
Eine große, wie ich hoffe! Quantentechnologien sollten dann im Alltag angekommen sein – vor allem dort wo Messgenauigkeit und Stabilität entscheidend sind. Daran wird der Erfolg der zweiten Quantenrevolution weltweit gemessen werden. Quantensensoren können die medizinische Messtechnik verbessern, um Krankheiten früher erkennen und besser behandeln zu können. Optische Uhren dürften globale Satelliten-Navigationssysteme präziser machen und damit eine genauere Ortung ermöglichen. Auch bei effizienteren Prozessen und einem schonenderen Ressourceneinsatz kann Quantensensorik einen Beitrag leisten – etwa in Energie, Mobilität und Industrie.
In diesem Zukunftsbild können Berlin und Adlershof eine Schlüsselrolle übernehmen. Stadt, Standort und Region können sich als international sichtbarer Hotspot für Quantentechnologen etablieren, insbesondere bei der Überführung in Anwendungen. Hier arbeiten Forschende aus interdisziplinär agierenden Institutionen, junge Talente, Unternehmer und Anwender eng vernetzt miteinander. Das beschleunigt Entwicklung, Test und Transfer in die Applikation.
Weitere Informationen:
Integrierte Quantensensoren | Ferdinand-Braun-Institut
NASA zeichnet Markus Krutzik aus | Ferdinand-Braun-Institut