Quantum Metrology

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The book "Quantum Metrology: Foundation of Units and Measurements" offers a unique introduction to the planned modifications of our system of units and is recommended for students, scientists and lecturers who are interested in questions of quantum physics and its practical applications in metrology.

Prof. Dr. Klaus von Klitzing, Max-Planck-Institut fuer Festkoerperforschung, Stuttgart Seit zehn Jahren gibt es intensive UEberlegungen, das internationale Einheitensystem zu renovieren. Ausschlaggebend waren Fortschritte in der Praezisionsmesstechnik, welche die Moeglichkeit eroeffneten, Masseinheiten festzulegen, die nicht von Raum und Zeit abhaengen. Bei der Laengeneinheit Meter ist diese Entwicklung schon seit 1983 durch Rueckfuehrung auf eine Naturkonstante - die Lichtgeschwindigkeit ? zum Abschluss gekommen. Nicht nur das Meter, sondern auch die anderen Basiseinheiten unseres internationalen Einheitensystems sollen entsprechend einer Empfehlung der Generalkonferenz fuer Masse und Gewichte durch festgelegte Naturgroessen ersetzt werden. Ein entsprechender Beschluss koennte 2018 gefaellt werden. Der Umschlag des vorliegenden Buches verdeutlicht die geplanten AEnderungen: Insbesondere soll das Kilogramm ueber einen festgelegten Wert fuer die Planck-Konstante h, das Ampere ueber einen festgelegten Wert fuer die Elementarladung e und das Kelvin ueber einen festgelegten Wert fuer die Boltzmann-Konstante kB definiert werden.

Die Autoren dieses Buches sind bestens geeignet, die geplanten AEnderungen unseres SI-Einheitensystems und die entsprechenden physikalischen Grundlagen zu erlaeutern. Ernst Goebel war mehr als 16 Jahre Praesident der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) und hat als langjaehriges Mitglied des Komitees fuer Masse und Gewichte die geplanten Umwaelzungen von Beginn an miterlebt und gestaltet. Uwe Siegner als Leiter der Abteilung Elektrizitaet in der PTB ist in besonderem Masse von der geplanten AEnderung im SI-Einheitensystem betroffen, da sich die elektrischen Einheiten durch international vereinbarte konventionelle Werte fuer die Josephson- und von-Klitzing-Konstanten von den offiziellen SI-Einheiten abgekoppelt haben und sich erst durch die geplante Neufestlegung der SI-Basiseinheiten in dieses Einheitensystem integrieren lassen.
Nach einer Einfuehrung in die Grundlagen der Metrologie und in unser jetziges Einheitensystem werden in getrennten Kapiteln die experimentellen Methoden erlaeutert, die fuer die Neufestlegung der jeweiligen SI-Basiseinheit von Bedeutung sind. Das fuehrt dem Leser die gesamte Breite der modernen Quantenoptik, Thermodynamik, Supraleitungs- und Festkoerper-Nanophysik und deren Anwendung in der Metrologie vor Augen. Mit mehr als 500 Referenzen hat der Leser die Moeglichkeit, sich in das jeweilige Fachgebiet zu vertiefen.

Das Buch "Quantum Metrology: Foundation of Units and Measurements" bietet einen hervorragenden Einstieg zum Verstaendnis der geplanten AEnderungen in unserem Einheitensystem und ist Studierenden, Wissenschaftlern und Lehrenden zu empfehlen, die sich fuer moderne Fragen der Quantenphysik und deren praktischer Anwendung in der Metrologie interessieren.

Prof. Dr. Klaus von Klitzing, Max-Planck-Institut fuer Festkoerperforschung, Stuttgart