Als das GPS-Programm in den USA 1973 ins Leben gerufen wurde, ahnten die damaligen Projektverantwortlichen mit Sicherheit nicht, wie stark die Satellitennavigation unseren Alltag einmal bestimmen würde. Wie so viele technische Errungenschaften zunächst für den militärischen Bereich konzipiert, hielt das System 1988 Einzug in die zivile Luftfahrt. Inzwischen haben sich Konkurrenzsysteme wie das europäische Galileo oder das russische Glonass ebenfalls etabliert. Doch haben diese alles eines gemeinsam: Der Kontakt zu den Satelliten kann abreißen – durch die Bebauung wie hohe Häuser oder Tunnel, in bestimmten Regionen, in denen die Abdeckung generell schlecht ist, oder durch aktive Störsignale, wie zuletzt im Baltikum im Umfeld des russischen Angriffs auf die Ukraine.

Damit vor allen Dingen Flugzeuge in solchen Fällen nicht planlos umherfliegen, greifen diese auf ein alternatives System, die Trägheitsnavigation, zurück. Diese errechnet anhand der festgestellten Beschleunigung in mehreren Dimensionen, wo sich ein Flugzeug befindet. Hierfür rotiert in älteren Systemen ein Kreisel, der dadurch stabil im Raum liegt. Modernere Systeme verwenden Ringlaser der Beschleunigungsmessung und verzichten damit auf bewegliche Teile. Doch haben beide Verfahren einen entscheidenden Nachteil: Mit der Zeit driften die Trägheitsnavigationssysteme immer mehr ab und müssen regelmäßig neu justiert werden. Hierfür stehen an den Flugzeug- Parkpositionen in der Regel die genauen Koordinaten, damit die Piloten so ihre Navigationssysteme vor dem Abflug überprüfen und nachkorrigieren können.

Einen gänzlich neuen Ansatz verfolgen nun Forscher, indem sie sich Quanteneffekte zunutze machen [1]. Denn bei extrem niedriger Temperatur entstehen Welleneffekte in Materie, die sich messen lassen. Hierfür werden Rubidium-Atomwölkchen mithilfe spezieller Laser auf nahe Null heruntergekühlt, sodass sich diese – vereinfacht ausgedrückt – ähnlich zu Lichtwellen verhalten. So weit, so bekannt. Die Forscher haben ihr System nun deutlich kompakter gestaltet und decken vor allen Dingen alle drei Dimensionen ab. Für noch mehr Präzision kombinierten die Forscher dann die klassische und quantenbasierte Trägheitsnavigation miteinander und stellten damit 50-mal exaktere Ergebnisse fest als mit bisherigen Verfahren. Dies könnte es erlauben, über längere Strecken auf Satellitennavigation zu verzichten – als Beispiele stehen die Schiffahrt oder auch der Einsatz auf UBooten im Raum. Besonders kompakt ist das 3D-Quantensystem allerdings nicht, sodass die Nutzung im Smartphone oder Auto noch auf sich warten lassen dürfte. Praxistaugliche Exemplare sollen in etwa die Größe einer Schuhschachtel haben.