INNOVATION SCOUT · IMPULSPROFIL

Quantensensorik für Baugrund, Bauwerke und technische Anlagen

Quantensensorik nutzt kontrollierte atomare Zustände und Spins als Messfühler. Für den Bau erschließt sie Schwerefeld-, Magnetfeld- und weitere Messsignale zur Erkundung des Untergrunds, zur Materialdiagnostik und zur Untersuchung technischer Anlagen.

Um was geht es bei Quantensensorik für Baugrund, Bauwerke und technische Anlagen?

Hohlräume, Spannstahl und Rohrströmungen stellen unterschiedliche Messaufgaben. Atominterferometer, Diamantdefekte und optisch gepumpte Magnetometer liefern dafür jeweils andere Signale. Ihre Befunde dürfen deshalb weder zu einer gemeinsamen Genauigkeit noch zu einem einheitlichen Reifegrad verdichtet werden. KI kann Auswertung und Rekonstruktion unterstützen; sie ist keine Voraussetzung für die Quantenmessung.

Quelle 1: Quantum sensing for gravity cartography, Fundstelle(n): S. 591–593, Abb. 3 Quelle 4: Implementing Nitrogen Vacancy Center Quantum Sensor Technology for Magnetic Flux Leakage Testing, Fundstelle(n): Abstract Quelle 5: Fortschritte der magnetometrischen Durchflussmessung: Grundsatznachweis der Fließgeschwindigkeitsmessung und Einfluss des Strömungsprofils auf die RF-Pulseffizienz, Fundstelle(n): Abschn. 3.1, S. 87 Quelle 10: Sparse Sensing and Machine Learning for Rapid Calibration of Defect Detection with rf Atomic Magnetometers, Fundstelle(n): Abstract

Einordnung im Impulsradar

Das Feld reicht von Forschung über Laborgeräte bis zu ersten Feldpiloten. Aussicht besteht dort, wo zusätzliche physikalische Messinformation eine konkrete Untersuchungslücke schließt. Empfindlichkeit allein garantiert weder eindeutige Schadensdiagnosen noch Baustellentauglichkeit. Belastbare Vergleiche und eine nachvollziehbare Übertragung vom Messsignal zur Ingenieurentscheidung bleiben entscheidend.

Quelle 9: Through-Barrier Sub-mm Electromagnetic Induction Imaging With Atomic Magnetometers, Fundstelle(n): Abschn. III.C, S. 7–8, Abb. 13 Quelle 17: Reproducibility-Based Field Validation of Complementary Subsurface Sensing Using a Quantum Diamond Magnetometer and Multi-Frequency Ground-Penetrating Radar, Fundstelle(n): Abstract Quelle 11: Atomionics Successfully Completes Urban Quantum Gravimetry for Underground Infrastructure Detection in Singapore, Fundstelle(n): Abschnitt „Collaboration and On-Site Deployment“

Zusätzliche Messinformation gezielt erproben

Die stärksten Einstiegspunkte sind Baugrunderkundung, zerstörungsfreie Werkstoffprüfung und die Untersuchung von Anlagen im Betrieb. Der Nutzen entsteht erst in einer vollständigen Untersuchungskette: Messaufgabe festlegen, Störeinflüsse erfassen, ein physikalisch begründetes Modell anwenden und auffällige Befunde unabhängig bestätigen.

Quelle 1: Quantum sensing for gravity cartography, Fundstelle(n): S. 591–593, Abb. 3 Quelle 3: NextLevelBW, Fundstelle(n): Abschnitt „Projektbeschreibung“ Quelle 7: Magnetic flow metering with quantum sensors, Fundstelle(n): PDF-S. 1–2

Bei frühen Transferpfaden ist ein fehlender Baueinsatz kein Ausschluss. Er verlangt jedoch eine prüfbare Hypothese: Welche zusätzliche Größe wird erfasst, welche bestehende Messung ist der Vergleich und welches Ergebnis würde gegen die Anwendung sprechen? Rydberg-Sensoren für elektrische Störsignale und optische Uhren für Geopotentialdifferenzen sind solche Suchrichtungen, noch keine fertigen Verfahren der Bauwerksüberwachung.

Quelle 14: Measurement of arc rf signals based on Rydberg atoms, Fundstelle(n): Abstract Quelle 15: Long-distance chronometric leveling with a portable optical clock, Fundstelle(n): Abstract, S. L061001-1

Worauf es bei Quantensensorik für Baugrund, Bauwerke und technische Anlagen fachlich ankommt

Vom Quantenzustand zum Messsignal

Studien-/Praxisbefund

Optisch gepumpte Magnetometer richten atomare Spins mit Licht aus und lesen ihre feldabhängige Reaktion optisch aus. NV-Zentren, also Stickstoff-Fehlstellen-Komplexe in Diamant, werden ebenfalls als Magnetfeldsensoren genutzt. Atominterferometer erfassen dagegen Beschleunigungs- beziehungsweise Schwerefeldeffekte. Das sind verschiedene physikalische Zugänge, keine austauschbaren Geräteklassen.

Quelle 16: Chip-Scale Atomic Magnetometers, Fundstelle(n): Abschnitt „The Technology“ Quelle 8: Chip Failure Analysis with the Quantum Diamond Microscope, Fundstelle(n): Abschnitt „Failure Analysis with a Diamond Microscope“ Quelle 1: Quantum sensing for gravity cartography, Fundstelle(n): S. 590–591, Abb. 1

Fachliche Einordnung

Die Auswahl muss von Messgröße, Werkstoff, Abstand und Störumgebung ausgehen. Ein empfindlicher Sensor ersetzt weder die Anregung des Prüfobjekts noch das Modell zwischen Magnetfeld, Defekt und Tragfähigkeit. Kühlung, Abschirmung und Kalibrierung sind gerätespezifisch zu prüfen; eine pauschale Anforderung an alle Quantensensoren wäre irreführend.

Schweregradienten im Baugrund: enger Feldnachweis

Studien-/Praxisbefund

Stray et al. untersuchten 2022 in Birmingham einen bekannten Tunnel von 2 × 2 Metern Querschnitt. Auf einer 8,5 Meter langen Messlinie erreichte das Atominterferometer eine Nachweisstärke mit Signal-Rausch-Verhältnis 8. Die Angabe 20 E (1 E = 10⁻⁹ s⁻²) bei zehn Minuten Mittelung beschreibt die Messunsicherheit des Gradienten; sie ist keine Tiefen- oder Lagegenauigkeit und keine Dauer der gesamten Erkundung.

Quelle 1: Quantum sensing for gravity cartography, Fundstelle(n): S. 591–593, Abb. 3

Fachliche Einordnung

Für eine neue Baustelle muss sich der Befund gegen konventionelle Gravimetrie und verfügbare Aufschlüsse bewähren. Größe, Dichtekontrast, Tiefe, nahe Massen und Messraster beeinflussen die Detektierbarkeit. Aus diesem bekannten Tunnel lässt sich keine universelle Erkundungstiefe ableiten.

Quelle 1: Quantum sensing for gravity cartography, Fundstelle(n): S. 591–593, Abb. 3

Ein Anomaliesignal ist noch kein eindeutiges Untergrundmodell

Studien-/Praxisbefund

Die Birmingham-Auswertung verwendete ein geometrisches Modell und eine angenommene Dichtedifferenz. Für die horizontale Lage relativ zum erwarteten Tunnelzentrum wurden 0,19 ± 0,19 Meter, für die Tiefe des Modellmittelpunkts 1,89 Meter mit einem Unsicherheitsbereich von −0,59/+2,3 Metern berichtet. Damit unterscheiden sich Signalnachweis und räumliche Interpretation erheblich.

Quelle 1: Quantum sensing for gravity cartography, Fundstelle(n): S. 591–593, Abb. 3

Fachliche Einordnung

Vorwissen, Alternativmodelle und Unsicherheitsbereiche gehören zur Ergebnisübergabe. Lagepläne sollten bestätigte Objekte von bloßen Anomaliezonen trennen. Bohrungen oder andere Geophysik können die Interpretation prüfen; eine farbige Untergrundkarte allein rechtfertigt noch keine Freigabe für Erdarbeiten.

Quelle 1: Quantum sensing for gravity cartography, Fundstelle(n): S. 591–593, Abb. 3

Mobile Gravimetrie und hydrogeologische Kombinationen

Studien-/Praxisbefund

Atomionics meldete im März 2026 einen fahrzeuggestützten Proof of Concept in Singapur; Exail beschreibt einen rovergestützten Einsatz in Reims im Frühjahr 2026. Beide sind Anbieterberichte ohne hier überprüfbare quantitative Vergleichsreihe. Ein EGU-Beitrag untersucht außerdem die Kombination von Quantengravimetrie und magnetischer Resonanzsondierung für hydrologische Modelle; der Vorteil für schwache Signale der ungesättigten Zone wird dort als Erwartung formuliert.

Quelle 11: Atomionics Successfully Completes Urban Quantum Gravimetry for Underground Infrastructure Detection in Singapore, Fundstelle(n): Abschnitt „Collaboration and On-Site Deployment“ Quelle 12: Quantum gravity sensing, Fundstelle(n): Abschnitt „Near surface detection – from civil engineering to mining“ Quelle 13: Constraining hydrological models by combining ground-based gravimetry and magnetic resonance sounding, Fundstelle(n): Absatz beginnend „An integrated hydrological model“; Absatz beginnend „Thus, it is expected“

Fachliche Einordnung

Das sind konkrete Integrationspfade für zugängliche Flächen und zeitlich veränderlichen Untergrund. Sie belegen noch keine routinemäßige Baugrundentscheidung oder Wasserbilanz. Ein Pilot sollte Wiederholungsmessungen, räumliche Referenzen und die Trennung von Wasserbewegung und anderen Massenänderungen vorsehen.

Werkstoff- und Bauwerksdiagnostik zwischen Projektziel und Versuch

Studien-/Praxisbefund

Das 2026 gestartete Projekt Quantis zielt auf demonstrierbare Anwendungen von NV-Sensorik unter anderem für Stahlbetonbestände. NextLevel untersuchte magnetische Werkstoffeigenschaften mit NV- und OPM-Sensoren und deren Verbindung zu Materialmodellen. Villing et al. berichten 2025 im Abstract Magnetflussleckage-Messungen an Spannstahl: 121 Messungen an Brüchen und 19 an Stabenden. Das sind Messungen, keine 140 unabhängig untersuchten Bauwerke.

Quelle 2: MPA treibt Quantentechnologie in die Anwendung, Fundstelle(n): Abschnitt „Nachhaltige Bestandsbewertung im Bauwesen durch hochpräzise Quantensensorik“ Quelle 3: NextLevelBW, Fundstelle(n): Abschnitt „Projektbeschreibung“ Quelle 4: Implementing Nitrogen Vacancy Center Quantum Sensor Technology for Magnetic Flux Leakage Testing, Fundstelle(n): Abstract

Fachliche Einordnung

Für die Bestandsprüfung ist die Trennung von Bewehrungslage, Querschnittsverlust, Bruch und Materialermüdung wesentlich. Ein neues magnetisches Merkmal muss mit einem unabhängig bekannten Zustand verknüpft werden. Quantis liefert einen Bauanwendungsweg, aber noch keinen öffentlich belegten Leistungsnachweis für Korrosion oder Resttragfähigkeit.

Verdeckte Defekte: Nachweis und Abmessung unterscheiden

Studien-/Praxisbefund

Yao et al. zeigen elektromagnetische Induktionsbildgebung mit atomaren Magnetometern an künstlichen Aluminiumproben. Ein Spalt von 0,27 ± 0,01 Millimetern wurde hinter einer Abdeckung aus Gummi und Aluminium detektiert; die rekonstruierte Bildbreite betrug jedoch 1,9 ± 0,5 Millimeter. Die Autoren führen die Verbreiterung auf die Feldverteilung und den Abstand zurück.

Quelle 9: Through-Barrier Sub-mm Electromagnetic Induction Imaging With Atomic Magnetometers, Fundstelle(n): Abschn. III.C, S. 7–8, Abb. 13

Fachliche Einordnung

Das motiviert Untersuchungen verdeckter leitfähiger Bauteile. Es belegt keine entsprechend genaue Rissvermessung in Beton, korrodiertem Stahl oder mehrschichtigen Fassaden. FuE muss Materialwechsel, Abstand, Prüfanregung und Fehlalarme an realistischen Defekten testen und Nachweisgrenze von Größenbestimmung getrennt ausweisen.

Quelle 9: Through-Barrier Sub-mm Electromagnetic Induction Imaging With Atomic Magnetometers, Fundstelle(n): Abschn. III.C, S. 7–8, Abb. 13

Reproduzierbare Muster reichen nicht zur Objekterkennung

Studien-/Praxisbefund

Oh et al. untersuchten 2026 ein 90 Meter langes Teststraßenfeld mit NV-Magnetometrie und Bodenradar. Der Abstract berichtet wiederkehrende räumliche Muster, zugleich aber post hoc berechnete ROC-AUC-Werte nahe Zufall: 0,495 für NV und 0,472 für das 500-MHz-Radar. Die qualitative Wiedererkennbarkeit ergab somit in dieser Auswertung keine belastbare Zieltrennung.

Quelle 17: Reproducibility-Based Field Validation of Complementary Subsurface Sensing Using a Quantum Diamond Magnetometer and Multi-Frequency Ground-Penetrating Radar, Fundstelle(n): Abstract

Fachliche Einordnung

Bei Leitungs- oder Hohlraumsuche sollten positive und negative Testflächen vorab feststehen. Wiederholbarkeit, Trefferquote, Fehlalarme und Fehlortung sind getrennte Kriterien. Dieser Gegenbefund widerlegt weder jede NV-Anwendung noch jede Sensorfusion; er verhindert aber, eine auffällige Messkurve schon als erfolgreiche Objekterkennung zu werten.

Quelle 17: Reproducibility-Based Field Validation of Complementary Subsurface Sensing Using a Quantum Diamond Magnetometer and Multi-Frequency Ground-Penetrating Radar, Fundstelle(n): Abstract

Durchflussmessung: Laborleistung und Nachrüstung

Studien-/Praxisbefund

Schmieder et al. berichteten 2025 eine magnetische Durchflussmessung an Wasser. Bei 59 Zentimetern pro Sekunde über zehn Minuten betrug die relative Schwankung 0,5 Prozent mit Quantensensor und 0,1 Prozent beim kommerziellen Vergleichsgerät; die Signalfilterung unterschied sich. Ein weiterer Beitrag beschreibt einen Clamp-on-Aufbau mit noch ausstehender OPM-Gehäuseintegration. Die IPM-Broschüre vom August 2026 bietet Tests in Produktionsumgebungen an.

Quelle 5: Fortschritte der magnetometrischen Durchflussmessung: Grundsatznachweis der Fließgeschwindigkeitsmessung und Einfluss des Strömungsprofils auf die RF-Pulseffizienz, Fundstelle(n): Abschn. 3.1, S. 87 Quelle 6: Advances in Magnetic Flow Metering: A Clamp-on Device, Fundstelle(n): S. 132; Abschnitt „Discussion“, S. 133 Quelle 7: Magnetic flow metering with quantum sensors, Fundstelle(n): PDF-S. 1–2

Fachliche Einordnung

Die Schwankungswerte sind kein Vergleich der absoluten Genauigkeit. Für Heiz-, Kühl- oder Prozesskreisläufe ist berührungslose Nachrüstung eine Transferhypothese: Rohrmaterial, Medium, Strömungsprofil, Einbauraum und magnetische Umgebung müssen passen. Der offene Integrationspunkt von 2025 darf nicht ungeprüft als unveränderter Stand 2026 übernommen werden; umgekehrt belegt eine Testeinladung noch keinen erfolgreichen Dauerbetrieb.

KI unterstützt die Auswertung, nicht das Messprinzip

Studien-/Praxisbefund

Munko et al. berichten 2025 im zugänglichen Abstract eine Kombination aus sparsamer elektromagnetischer Bildaufnahme und maschineller Rekonstruktion. Fraunhofer EMFT beschreibt dagegen die Rekonstruktion von Strömen in Mikrochips aus magnetischen Messbildern eines Quantendiamantmikroskops. Beide Beispiele betreffen Auswertungswege; die Chipdiagnostik ist kein Nachweis für ein Bauverfahren.

Quelle 10: Sparse Sensing and Machine Learning for Rapid Calibration of Defect Detection with rf Atomic Magnetometers, Fundstelle(n): Abstract Quelle 8: Chip Failure Analysis with the Quantum Diamond Microscope, Fundstelle(n): Abschnitt „Failure Analysis with a Diamond Microscope“

Fachliche Einordnung

Ein KI-Modell muss mit unabhängigen Bauteilen und neuen Störbedingungen geprüft werden. Rekonstruierte Details können sonst vor allem die Trainingsverteilung abbilden. Für ein Bauprojekt sollten Rohdaten, Messgeometrie, Gerätestand, Vorverarbeitung, Modellversion und Unsicherheiten zusammen übergeben werden. Eine BIM-Verknüpfung wäre ein nachgelagerter Integrationsschritt, kein in diesen Quellen belegtes Gesamtsystem.

Weitere Sensorfamilien als begrenzte Transferhypothesen

Studien-/Praxisbefund

Wang et al. erfassten 2025 Hochfrequenzsignale eines handelsüblichen Lichtbogenfeuerzeugs mit Rydberg-Atomen und verglichen das Spektrum mit einer Metallantenne. Grotti et al. bestimmten mit optischen Uhren die Geopotentialdifferenz zweier 457 Kilometer entfernter Orte; die berichtete Unsicherheit entspricht 27 Zentimetern Höhe. Die Publikation von 2024 beschreibt eine metrologische Messkampagne, keine laufende Bauwerksüberwachung.

Fachliche Einordnung

Elektrische Anlagenüberwachung beziehungsweise die Übertragung von Höhenbezügen sind denkbare Bauanschlüsse. Dafür fehlen in diesen Belegen jedoch anlagenspezifische Fehlalarmtests beziehungsweise eine baustellentaugliche Messkette. Solche Ansätze gehören zunächst in begrenzte FuE-Versuche mit einem klaren Abbruchkriterium, bevor sie in Sicherheits- oder Deformationsentscheidungen eingehen.

Was ein belastbarer Baupilot nachweisen muss

Studien-/Praxisbefund

Die ausgewerteten Originalarbeiten prüfen verschiedene Zielgrößen: Gradientenanomalien, magnetische Defektbilder, Strömungssignale oder Klassifikationsgüte. Anbieter- und Projektseiten ergänzen Integrationsstände. Keiner dieser Belegtypen liefert allein einen auf die gesamte Technologie übertragbaren Vorteil bei Kosten, Zeit oder Ressourceneinsatz.

Quelle 9: Through-Barrier Sub-mm Electromagnetic Induction Imaging With Atomic Magnetometers, Fundstelle(n): Abschn. III.C, S. 7–8, Abb. 13 Quelle 5: Fortschritte der magnetometrischen Durchflussmessung: Grundsatznachweis der Fließgeschwindigkeitsmessung und Einfluss des Strömungsprofils auf die RF-Pulseffizienz, Fundstelle(n): Abschn. 3.1, S. 87 Quelle 11: Atomionics Successfully Completes Urban Quantum Gravimetry for Underground Infrastructure Detection in Singapore, Fundstelle(n): Abschnitt „Collaboration and On-Site Deployment“ Quelle 17: Reproducibility-Based Field Validation of Complementary Subsurface Sensing Using a Quantum Diamond Magnetometer and Multi-Frequency Ground-Penetrating Radar, Fundstelle(n): Abstract

Fachliche Einordnung

Ein Pilot sollte eine enge Aufgabe mit konventioneller Referenz, unbekannten Prüffällen und vorher definierten Erfolgskriterien untersuchen. Zum Aufwand zählen Aufbau, Zugang, Abschirmung oder Störkompensation, Wiederholungen, Auswertung und unabhängige Bestätigung. Erst der Zusatznutzen für eine konkrete Planungs-, Prüf- oder Betriebsentscheidung trägt eine Beschaffungsempfehlung.

Warum Quantensensorik für Baugrund, Bauwerke und technische Anlagen relevant ist

ReifegradForschung bis Pilotierung

Die Spanne bildet unterschiedliche Anwendungspfade ab: weitere physikalische Ansätze benötigen noch Transferforschung, Werkstoff- und Durchflussprüfung verfügen über Demonstratoren, mobile Gravimetrie und NV-Straßenerkundung erreichen begrenzte Feldversuche. Die dokumentierten Piloten tragen MR-03, aber keine allgemeine kommerzielle Bauanwendung. Geräteverfügbarkeit außerhalb des Bauzuschnitts hebt diese Einordnung nicht automatisch an.

Quelle 3: NextLevelBW, Fundstelle(n): Abschnitt „Projektbeschreibung“ Quelle 6: Advances in Magnetic Flow Metering: A Clamp-on Device, Fundstelle(n): S. 132; Abschnitt „Discussion“, S. 133 Quelle 11: Atomionics Successfully Completes Urban Quantum Gravimetry for Underground Infrastructure Detection in Singapore, Fundstelle(n): Abschnitt „Collaboration and On-Site Deployment“ Quelle 17: Reproducibility-Based Field Validation of Complementary Subsurface Sensing Using a Quantum Diamond Magnetometer and Multi-Frequency Ground-Penetrating Radar, Fundstelle(n): Abstract Quelle 14: Measurement of arc rf signals based on Rydberg atoms, Fundstelle(n): Abstract

Evidenzwachsende Evidenz

Mehrere Originalarbeiten machen Messaufbauten, Ergebnisse und Grenzen nachvollziehbar. Ihre Prüfkörper und Zielgrößen unterscheiden sich jedoch stark; hinzu kommen Abstractzugänge und Eigenberichte. Die Gesamtevidenz wächst, trägt aber noch keinen verallgemeinerten Bau- oder Wirtschaftlichkeitsnutzen. Der negative Klassifikationsbefund gehört gleichrangig zur Bewertung.

Quelle 9: Through-Barrier Sub-mm Electromagnetic Induction Imaging With Atomic Magnetometers, Fundstelle(n): Abschn. III.C, S. 7–8, Abb. 13 Quelle 5: Fortschritte der magnetometrischen Durchflussmessung: Grundsatznachweis der Fließgeschwindigkeitsmessung und Einfluss des Strömungsprofils auf die RF-Pulseffizienz, Fundstelle(n): Abschn. 3.1, S. 87 Quelle 4: Implementing Nitrogen Vacancy Center Quantum Sensor Technology for Magnetic Flux Leakage Testing, Fundstelle(n): Abstract Quelle 17: Reproducibility-Based Field Validation of Complementary Subsurface Sensing Using a Quantum Diamond Magnetometer and Multi-Frequency Ground-Penetrating Radar, Fundstelle(n): Abstract

EntwicklungsdynamikAktive Weiterentwicklung

Aktuelle Arbeiten an Sensorintegration, Rekonstruktion und Materialprüfung.

Die Arbeiten 2025 zu Clamp-on-Integration, magnetischer Defektprüfung und lernender Rekonstruktion sowie das 2026 gestartete Quantis-Projekt zeigen mehrere konkrete Entwicklungslinien. Das begründet aktive Weiterentwicklung. Eine zunehmende Entwicklungsrate lässt sich daraus nicht messen; neue Veröffentlichungen und Projektstarts sind kein Nachweis beschleunigter Entwicklung.

Quelle 6: Advances in Magnetic Flow Metering: A Clamp-on Device, Fundstelle(n): S. 132; Abschnitt „Discussion“, S. 133 Quelle 9: Through-Barrier Sub-mm Electromagnetic Induction Imaging With Atomic Magnetometers, Fundstelle(n): Abschn. III.C, S. 7–8, Abb. 13 Quelle 10: Sparse Sensing and Machine Learning for Rapid Calibration of Defect Detection with rf Atomic Magnetometers, Fundstelle(n): Abstract Quelle 2: MPA treibt Quantentechnologie in die Anwendung, Fundstelle(n): Abschnitt „Nachhaltige Bestandsbewertung im Bauwesen durch hochpräzise Quantensensorik“

MarktdynamikNicht ausreichend beurteilbar

Dauerhafte Nutzung und Ausweitung im Bau sind nicht ausreichend beurteilbar.

Anbieter dokumentieren Vorführungen und Proofs of Concept; das IPM bietet Produktionsversuche an. In den geprüften Quellen fehlen ausreichend nachvollziehbare Reihen kommerzieller Bauaufträge, wiederholter Nutzung und wirtschaftlicher Ergebnisse. Deshalb bleibt die Marktbewegung offen. Das ist weder ein Nachweis fehlender Nachfrage noch eine Einstufung als schrumpfender Markt.

Quelle 11: Atomionics Successfully Completes Urban Quantum Gravimetry for Underground Infrastructure Detection in Singapore, Fundstelle(n): Abschnitt „Collaboration and On-Site Deployment“ Quelle 12: Quantum gravity sensing, Fundstelle(n): Abschnitt „Near surface detection – from civil engineering to mining“ Quelle 7: Magnetic flow metering with quantum sensors, Fundstelle(n): PDF-S. 1–2

Für welche Bauprozesse Quantensensorik für Baugrund, Bauwerke und technische Anlagen relevant ist

Strategie & Projektentwicklung

Relevanz: 1 von 3 Punkten, Indirekte Relevanz

Frühe Untersuchungskonzepte können einen Zusatznutzen für risikobehaftete Standorte prüfen. Der Beitrag zur Projektentwicklung bleibt mittelbar: Messbarkeit allein liefert weder eine belastbare Standortentscheidung noch eine Wirtschaftlichkeitsrechnung.

Quelle 13: Constraining hydrological models by combining ground-based gravimetry and magnetic resonance sounding, Fundstelle(n): Absatz beginnend „An integrated hydrological model“; Absatz beginnend „Thus, it is expected“

Planung & Design

Relevanz: 3 von 3 Punkten, Hohe oder strategische Relevanz

Baugrundmodelle und die Diagnose vorhandener Bauteile berühren unmittelbar die Wahl von Gründung, Eingriffen und Instandsetzung. Hier liegt die stärkste fachliche Relevanz, sofern Quantendaten eine bisher offene Frage zusätzlich klären. Der hohe Wert beschreibt die Prozessnähe, nicht flächendeckende Einsatzreife.

Ausschreibung & Vergabe

Relevanz: 1 von 3 Punkten, Indirekte Relevanz

In der Vergabe lässt sich die neue Messleistung über Vergleichsaufgabe, Prüfbedingungen und Abnahmekriterien beschreiben. Ein allgemeiner Beschaffungsstandard oder abgesicherter Preisvorteil ist aus den Belegen nicht ableitbar; die Wirkung ist deshalb unterstützend.

Quelle 7: Magnetic flow metering with quantum sensors, Fundstelle(n): PDF-S. 1–2 Quelle 9: Through-Barrier Sub-mm Electromagnetic Induction Imaging With Atomic Magnetometers, Fundstelle(n): Abschn. III.C, S. 7–8, Abb. 13

Bauausführung & Baustellenmanagement

Relevanz: 2 von 3 Punkten, Mittlere Relevanz

Mobile Erkundung und zerstörungsfreie Prüfung können vor einem Eingriff oder an einem begrenzten Bauabschnitt zusätzliche Hinweise liefern. Baustellenzugang, Messraster und Störquellen begrenzen die Übertragung. Für umfassende Echtzeitsteuerung oder automatische Sicherheitsfreigaben reichen die Belege nicht.

Quelle 12: Quantum gravity sensing, Fundstelle(n): Abschnitt „Near surface detection – from civil engineering to mining“ Quelle 17: Reproducibility-Based Field Validation of Complementary Subsurface Sensing Using a Quantum Diamond Magnetometer and Multi-Frequency Ground-Penetrating Radar, Fundstelle(n): Abstract

Betrieb & Instandhaltung

Relevanz: 3 von 3 Punkten, Hohe oder strategische Relevanz

Materialdiagnostik und Durchflussmessung adressieren konkrete Informationslücken von Inspektion und Anlagenbetrieb. Voraussetzung ist eine zustandsbezogene Interpretation mit verifizierter Messkette. Die hohe Relevanz begründet keinen bereits nachgewiesenen Dauerbetrieb oder eine automatische Restlebensdauerprognose.

Quelle 3: NextLevelBW, Fundstelle(n): Abschnitt „Projektbeschreibung“ Quelle 5: Fortschritte der magnetometrischen Durchflussmessung: Grundsatznachweis der Fließgeschwindigkeitsmessung und Einfluss des Strömungsprofils auf die RF-Pulseffizienz, Fundstelle(n): Abschn. 3.1, S. 87 Quelle 7: Magnetic flow metering with quantum sensors, Fundstelle(n): PDF-S. 1–2

Rückbau & Kreislaufwirtschaft

Relevanz: 1 von 3 Punkten, Indirekte Relevanz

Die Beurteilung verdeckter Schäden könnte Entscheidungen zum Erhalt oder zur weiteren Nutzung einzelner Bauteile unterstützen. Ein belegtes quantensensorisches Verfahren für Freigabe, Sortierung oder Wiederverwendung im Rückbau liegt in den herangezogenen Quellen nicht vor; der Bezug bleibt eine Transferhypothese.

Quelle 2: MPA treibt Quantentechnologie in die Anwendung, Fundstelle(n): Abschnitt „Nachhaltige Bestandsbewertung im Bauwesen durch hochpräzise Quantensensorik“

Für wen Quantensensorik für Baugrund, Bauwerke und technische Anlagen relevant ist

Bauherren und Auftraggeber

Auftraggeber können eine offene Untersuchungsfrage und den akzeptablen Restzweifel vor einem Pilot festlegen. Ihr möglicher Nutzen ist eine besser begründete Entscheidung über weitere Erkundung; eine Kostenersparnis ist vorab nicht belegt.

Quelle 11: Atomionics Successfully Completes Urban Quantum Gravimetry for Underground Infrastructure Detection in Singapore, Fundstelle(n): Abschnitt „Collaboration and On-Site Deployment“

Architektur-, Ingenieur- und Planungsbüros

Planungs- und Ingenieurbüros können zusätzliche Messgrößen in Baugrund- oder Bauteilmodelle einordnen. Sie müssen Modellannahmen und Unsicherheiten dokumentieren und entscheiden, welcher Befund ergänzende Aufschlüsse oder Prüfungen benötigt.

Quelle 1: Quantum sensing for gravity cartography, Fundstelle(n): S. 591–593, Abb. 3 Quelle 3: NextLevelBW, Fundstelle(n): Abschnitt „Projektbeschreibung“

Bauunternehmen und Generalunternehmer

Bauunternehmen können klar begrenzte Messaufgaben vor Eingriffen erproben und den Messbetrieb mit Zugang und Bauablauf abstimmen. Ein verlässlicher Zeitgewinn entsteht erst, wenn Einrichtung, Wiederholungen und Befundbestätigung im tatsächlichen Ablauf erfasst sind.

Quelle 12: Quantum gravity sensing, Fundstelle(n): Abschnitt „Near surface detection – from civil engineering to mining“

Betreiber, Facility- und Asset-Management

Betreiber erhalten einen möglichen zusätzlichen Zugang zu Materialzuständen und Strömungen. Sie sollten Referenzmessung, Alarmkriterium und Umgang mit Sensorausfällen festlegen; aus einem Messsignal folgt noch keine Instandhaltungsentscheidung.

Quelle 5: Fortschritte der magnetometrischen Durchflussmessung: Grundsatznachweis der Fließgeschwindigkeitsmessung und Einfluss des Strömungsprofils auf die RF-Pulseffizienz, Fundstelle(n): Abschn. 3.1, S. 87 Quelle 7: Magnetic flow metering with quantum sensors, Fundstelle(n): PDF-S. 1–2

Baustoff-, Produkt- und Maschinenhersteller

Hersteller können Sensoren an definierten Werkstoffen und Prüfkörpern mit bekannten Fehlern untersuchen. Ein sinnvoller Entwicklungsschritt ist die Verbindung des Signals mit einer reproduzierbaren Materialeigenschaft statt mit einer bloß auffälligen Bildsignatur.

Quelle 3: NextLevelBW, Fundstelle(n): Abschnitt „Projektbeschreibung“ Quelle 9: Through-Barrier Sub-mm Electromagnetic Induction Imaging With Atomic Magnetometers, Fundstelle(n): Abschn. III.C, S. 7–8, Abb. 13

Technologieanbieter und Systemintegratoren

Anbieter und Integratoren müssen Anregung, Abschirmung oder Kompensation, Positionierung und Auswertung zu einer wartbaren Messkette verbinden. Schnittstellen sollten Rohbefunde und rekonstruierte Ergebnisse unterscheidbar halten.

Quelle 6: Advances in Magnetic Flow Metering: A Clamp-on Device, Fundstelle(n): S. 132; Abschnitt „Discussion“, S. 133 Quelle 10: Sparse Sensing and Machine Learning for Rapid Calibration of Defect Detection with rf Atomic Magnetometers, Fundstelle(n): Abstract

Öffentliche Hand, Kommunen und Vergabestellen

Kommunale Auftraggeber können auf bekannten Testflächen eine zusätzliche Erkundungsmethode mit bestehenden Verfahren vergleichen. Eine Abnahme sollte Treffer und Fehlalarme berücksichtigen und darf nicht allein auf wiederkehrenden Kurvenmustern beruhen.

Quelle 17: Reproducibility-Based Field Validation of Complementary Subsurface Sensing Using a Quantum Diamond Magnetometer and Multi-Frequency Ground-Penetrating Radar, Fundstelle(n): Abstract

Forschung, Verbände und Netzwerke

Forschung und Prüfeinrichtungen können unabhängige Vergleichsversuche mit realistischen Störbedingungen aufbauen. Besonders wertvoll sind offene Prüfaufgaben, negative Ergebnisse und die nachvollziehbare Trennung von Messauflösung, Diagnoserichtigkeit und Nutzen.

Mit welchen Technologie- und Anwendungsfeldern Quantensensorik für Baugrund, Bauwerke und technische Anlagen verknüpft ist

Verknüpftes Feld

Robotik, Automatisierung & Physical AI

Rover und mobile Plattformen können Messpunkte wiederholbar anfahren und die Erkundung automatisieren. Der Exail-Einsatz belegt einen konkreten Integrationspfad. Daraus folgt weder, dass der Quantensensor selbst Physical AI ist, noch dass die gesamte Erkundung autonom entschieden wird.

Quelle 12: Quantum gravity sensing, Fundstelle(n): Abschnitt „Near surface detection – from civil engineering to mining“

Hauptbezug

Predictive Analytics & Entscheidungen

Die Zuordnung zu Predictive Analytics & Entscheidungen bezieht sich auf die Auswertung und Entscheidungsunterstützung: Messsignale werden mit physikalischen Modellen, Unsicherheitsabschätzung und gegebenenfalls lernender Rekonstruktion interpretiert. Die Quantenmessphysik ist davon zu unterscheiden. Prognosen oder automatische Diagnosen benötigen eine zusätzliche, auf die jeweilige Aufgabe bezogene Validierung.

Quelle 3: NextLevelBW, Fundstelle(n): Abschnitt „Projektbeschreibung“ Quelle 10: Sparse Sensing and Machine Learning for Rapid Calibration of Defect Detection with rf Atomic Magnetometers, Fundstelle(n): Abstract

Verknüpfte Fachbegriffe und Detailthemen

Geosensorik: Schwerefeld- und weitere geophysikalische Messsignale eröffnen zusätzliche Zugänge zur Erkundung des Untergrunds.
Quantensensorik: Quantensensorik nutzt kontrollierte atomare Zustände und Spins, um für Baugrund und Bauwerke relevante Messsignale zu erfassen.
Sensorfusion: Die Kombination quantensensorischer und weiterer Messsignale unterstützt die fachliche Interpretation der untersuchten Struktur.
Sensorik: Quantensensorik erweitert die Messverfahren, mit denen Untergrund, Baustoffe und technische Anlagen untersucht werden können.
Unsicherheitsquantifizierung: Die Bewertung von Mess- und Interpretationsunsicherheit zeigt, wie belastbar ein quantensensorischer Befund für eine Bauentscheidung ist.
Zustandsbewertung: Die Zustandsbewertung übersetzt Messbefunde in eine fachliche Einschätzung des untersuchten Materials, Bauwerks oder Anlagenteils.

Quellen und Evidenz zu Quantensensorik für Baugrund, Bauwerke und technische Anlagen

Die Quellenangaben dokumentieren die fachliche Grundlage des Impulsprofils. Öffnen Sie bei Bedarf die Verwendung im Profil, um zu den belegten Textstellen zurückzukehren.

Quelle 1
Quantum sensing for gravity cartography
Herausgeber
B. Stray et al.; Nature 602, 590–594
Publiziert
23.02.2022
Quellentyp
research
Geltungsbereich
Begutachtete Originalarbeit; Haupttext und relevante Methods geprüft. Bekannter Tunnel, modellabhängige Inversion; keine eigene Rohdatenauswertung.
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Verwendung im Profil (11 Textstellen)
- S. 590–591, Abb. 1Textstelle 1 Textstelle 6
- S. 591–593, Abb. 3Textstelle 2 Textstelle 4 Textstelle 7 Textstelle 8 Textstelle 9 Textstelle 10 Textstelle 11 Textstelle 33 Textstelle 39
Quelle 2
MPA treibt Quantentechnologie in die Anwendung
Herausgeber
Materialprüfungsanstalt Universität Stuttgart
Publiziert
27.02.2026
Quellentyp
research
Geltungsbereich
Projektmeldung der beteiligten Institution. Beschreibt Ziele und Partner, keinen abgeschlossenen Leistungsnachweis.
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Verwendung im Profil (4 Textstellen)
- Abschnitt „Nachhaltige Bestandsbewertung im Bauwesen durch hochpräzise Quantensensorik“Textstelle 14 Textstelle 15 Textstelle 30 Textstelle 37
Quelle 3
NextLevelBW
Herausgeber
Fraunhofer IWM
Publiziert
undatiert
Quellentyp
research
Geltungsbereich
Institutsbericht zum Projekt NextLevel (12/2024–06/2025). Materialprüfung und Modellkopplung; kein allgemeiner Nachweis für Bauteildiagnosen.
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Verwendung im Profil (8 Textstellen)
- Abschnitt „Projektbeschreibung“Textstelle 4 Textstelle 14 Textstelle 15 Textstelle 28 Textstelle 36 Textstelle 39 Textstelle 42 Textstelle 47
Quelle 4
Implementing Nitrogen Vacancy Center Quantum Sensor Technology for Magnetic Flux Leakage Testing
Herausgeber
J. Villing et al.; Sensors 25(23), 7279; DOI 10.3390/s25237279
Publiziert
29.11.2025
Quellentyp
research
Geltungsbereich
Originalabstract über PubMed/Suchindex gelesen; Vollmethodik nicht geprüft. Messanzahlen dürfen nicht als unabhängige Bauwerke oder Proben ausgegeben werden.
Externe Quelle öffnen (öffnet in neuem Tab)
Verwendung im Profil (6 Textstellen)
- AbstractTextstelle 1 Textstelle 2 Textstelle 14 Textstelle 15 Textstelle 29 Textstelle 33
Quelle 5
Fortschritte der magnetometrischen Durchflussmessung: Grundsatznachweis der Fließgeschwindigkeitsmessung und Einfluss des Strömungsprofils auf die RF-Pulseffizienz
Herausgeber
L. Schmieder; tm – Technisches Messen 92(3–4), 83–90; DOI 10.1515/teme-2024-0096
Publiziert
19.02.2025
Quellentyp
research
Geltungsbereich
Begutachteter Fachartikel im zugänglichen PDF. Laboraufbau und Vergleich mit unterschiedlicher Filterung; Schwankung ist nicht absolute Messgenauigkeit.
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Verwendung im Profil (8 Textstellen)
- Abschn. 3.1, S. 87Textstelle 2 Textstelle 20 Textstelle 21 Textstelle 26 Textstelle 27 Textstelle 29 Textstelle 36 Textstelle 41
Quelle 6
Advances in Magnetic Flow Metering: A Clamp-on Device
Herausgeber
L. Schmieder und P. Koss; SMSI 2025, C1.4, 131–133; DOI 10.5162/SMSI2025/C1.4
Publiziert
Mai 2025
Quellentyp
research
Geltungsbereich
Konferenzbeitrag, S. 131–133, Mai 2025. Damaliger Integrationsstand; spätere Fortschritte nicht aus der offenen Gehäusefrage ableiten.
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Verwendung im Profil (5 Textstellen)
- S. 132; Abschnitt „Discussion“, S. 133Textstelle 20 Textstelle 21 Textstelle 28 Textstelle 30 Textstelle 43
Quelle 7
Magnetic flow metering with quantum sensors
Herausgeber
Fraunhofer IPM
Publiziert
August 2026
Quellentyp
vendor
Geltungsbereich
Institutsbroschüre, Stand August 2026. Anwendungsmöglichkeiten und Testangebot, kein unabhängiger Bericht über einen erfolgreichen Kundendauerbetrieb.
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Verwendung im Profil (7 Textstellen)
- PDF-S. 1–2Textstelle 4 Textstelle 20 Textstelle 21 Textstelle 31 Textstelle 34 Textstelle 36 Textstelle 41
Quelle 8
Chip Failure Analysis with the Quantum Diamond Microscope
Herausgeber
Fraunhofer EMFT
Publiziert
undatiert
Quellentyp
research
Geltungsbereich
Institutsdarstellung zur Chipdiagnostik; Ausgangstechnik außerhalb des Bauens. Kein Beleg für Übertragbarkeit auf Beton oder Bauwerke.
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Verwendung im Profil (4 Textstellen)
- Abschnitt „Failure Analysis with a Diamond Microscope“Textstelle 6 Textstelle 7 Textstelle 22 Textstelle 23
Quelle 9
Through-Barrier Sub-mm Electromagnetic Induction Imaging With Atomic Magnetometers
Herausgeber
H. Yao et al.; IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement 74, 4506708; DOI 10.1109/TIM.2025.3552880
Publiziert
2025
Quellentyp
research
Geltungsbereich
Akzeptiertes Originalmanuskript von 2025 im UCL-Repositorium; relevante Versuche geprüft. Künstliche Aluminiumproben, begrenzte Übertragbarkeit auf reale Defekte.
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Verwendung im Profil (10 Textstellen)
- Abschn. III.C, S. 7–8, Abb. 13Textstelle 3 Textstelle 16 Textstelle 17 Textstelle 26 Textstelle 27 Textstelle 29 Textstelle 30 Textstelle 34 Textstelle 42 Textstelle 45
Quelle 10
Sparse Sensing and Machine Learning for Rapid Calibration of Defect Detection with rf Atomic Magnetometers
Herausgeber
M. Munko et al.; Sensors 25(22), 6930 / University of Edinburgh
Publiziert
13.11.2025
Quellentyp
research
Geltungsbereich
Originalabstract und Metadaten über University of Edinburgh geprüft. Vollmethodik und Testaufteilung nicht geprüft; deshalb keine öffentliche Übernahme der quantitativen Rekonstruktionskennzahl.
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Verwendung im Profil (6 Textstellen)
- AbstractTextstelle 2 Textstelle 22 Textstelle 23 Textstelle 30 Textstelle 43 Textstelle 47
Quelle 11
Atomionics Successfully Completes Urban Quantum Gravimetry for Underground Infrastructure Detection in Singapore
Herausgeber
Atomionics
Publiziert
12.03.2026
Quellentyp
vendor
Geltungsbereich
Anbietermeldung über einen Proof of Concept; keine unabhängig geprüfte Leistungs- oder Wirtschaftlichkeitsmessung.
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Verwendung im Profil (8 Textstellen)
- Abschnitt „Collaboration and On-Site Deployment“Textstelle 3 Textstelle 12 Textstelle 13 Textstelle 26 Textstelle 27 Textstelle 28 Textstelle 31 Textstelle 38
Quelle 12
Quantum gravity sensing
Herausgeber
Exail
Publiziert
undatiert
Quellentyp
vendor
Geltungsbereich
Anbieterseite; Feldereignis Reims Frühjahr 2026. Publikationsdatum unbekannt. Integration und Produktangebot belegen keine allgemeine Baupraxis.
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Verwendung im Profil (6 Textstellen)
- Abschnitt „Near surface detection – from civil engineering to mining“Textstelle 12 Textstelle 13 Textstelle 31 Textstelle 35 Textstelle 40 Textstelle 46
Quelle 13
Constraining hydrological models by combining ground-based gravimetry and magnetic resonance sounding
Herausgeber
I. Schmidt et al.; Freie Universität Berlin, Nomad Atomics, TOPTICA, BGR; EGU26-12656
Publiziert
2026
Quellentyp
research
Geltungsbereich
Konferenzabstract von 2026; Kombination und erwarteter Vorteil, keine abgeschlossene quantitative Validierung. Seitenaktualisierung 14.03.2026 ist kein gesicherter Publikationstag.
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Verwendung im Profil (3 Textstellen)
- Absatz beginnend „An integrated hydrological model“; Absatz beginnend „Thus, it is expected“Textstelle 12 Textstelle 13 Textstelle 32
Quelle 14
Measurement of arc rf signals based on Rydberg atoms
Herausgeber
Q.-F. Wang et al.; USTC / State Grid Anhui; Physical Review Applied 24, 014006
Publiziert
02.07.2025
Quellentyp
research
Geltungsbereich
Verlagsabstract gelesen; Volltext nicht zugänglich. Lichtbogenfeuerzeug als Versuchsquelle, kein Bauanlagen- oder Brandschutztest.
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Verwendung im Profil (4 Textstellen)
- AbstractTextstelle 5 Textstelle 24 Textstelle 25 Textstelle 28
Quelle 15
Long-distance chronometric leveling with a portable optical clock
Herausgeber
J. Grotti et al.; PTB, LUH, MPQ, Menlo Systems; Physical Review Applied 21, L061001
Publiziert
03.06.2024
Quellentyp
research
Geltungsbereich
Begutachtete Originalpublikation von 2024. Relevante Mess- und Unsicherheitsaussagen geprüft; Messkampagne 2018/2019, keine Bauwerksüberwachung.
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Verwendung im Profil (3 Textstellen)
- Abstract, S. L061001-1Textstelle 5 Textstelle 24 Textstelle 25
Quelle 16
Chip-Scale Atomic Magnetometers
Herausgeber
National Institute of Standards and Technology
Publiziert
12.06.2020
Quellentyp
public_authority
Geltungsbereich
Metrologie-Institutsseite zur Sensortechnik; ursprünglich 12.06.2020, aktualisiert 28.09.2026. Grundlagenquelle, kein neuer Bauanwendungsnachweis.
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Verwendung im Profil (3 Textstellen)
- Abschnitt „The Technology“Textstelle 1 Textstelle 6 Textstelle 7
Quelle 17
Reproducibility-Based Field Validation of Complementary Subsurface Sensing Using a Quantum Diamond Magnetometer and Multi-Frequency Ground-Penetrating Radar
Herausgeber
C.-G. Oh, B. Choi, D.-H. Shin; Hanseo, Inha, Kangwon / Sensors 26(17), 5439; DOI 10.3390/s26175439
Publiziert
28.08.2026
Quellentyp
research
Geltungsbereich
Originalabstract direkt über PubMed geprüft; Verlagsvolltext nicht verfügbar. Nur dort belegte Versuchs- und Ergebnisangaben übernommen; ergänzende Methodendetails aus anderen Indexansichten zurückgestellt.
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Verwendung im Profil (10 Textstellen)
- AbstractTextstelle 3 Textstelle 18 Textstelle 19 Textstelle 26 Textstelle 27 Textstelle 28 Textstelle 29 Textstelle 35 Textstelle 44 Textstelle 45

Alle Impulse im Radar entdecken

Quantensensorik für Baugrund, Bauwerke und technische Anlagen

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