Schon die Anfänge der experimentellen Quantenphysik in Österreich waren geprägt von der Grundlagenforschung mit einzelnen Photonen, Neutronen und Atomen. Heute investieren Regierungen und große Unternehmen weltweit Milliarden von Euro in die Quantenforschung, um neue Quantentechnologien zu entwickeln, und Österreich ist ganz vorne mit dabei. Das FFG-Infrastrukturprojekt "Austrian Quantum Transmission Electron Microscope" (AQUTEM) zielt darauf ab, eine Brücke zwischen Elektronenmikroskopie und ultra-schneller photonischer Quantenoptik auf der Einzel-Photonen-/Elektronenebene zu schlagen.

So ermöglicht AQUTEM zum ersten Mal in Österreich, mit Hilfe einer lasergepulsten Elektronenquelle, dynamische Prozesse im sub-pikosekunden Bereich, räumlich auf atomarer Ebene sichtbar zu machen. Dabei können zum Beispiel lichtinduzierte Prozesse (Photokatalyse) sogar in einer wässrigen Umgebung untersucht werden. Dieses Projekt soll in Kollaboration mit dem Max-Planck-Institut für Multidisziplinäre Naturwissenschaften in Göttingen entstehen, welches in dem Gebiet der ultra-schnellen Elektronenmikroskopie Innovationstreiber ist.

Im Rahmen dieses Projekts wird ein so genanntes ultraschnelles Transmissionselektronenmikroskop speziell für die Quantenforschung optimiert. Dies ermöglicht beispielsweise die Untersuchung von Tscherenkovphotonen, die durch einen Art luminaren „Überschallknall“ entstehen, sobald sich ein Elektron schneller als die Lichtgeschwindigkeit in einem nahegelegenen dielektrischen Medium bewegt. Die dabei entstehenden Elektron-Tscherenkovphotonenpaare sollen besondere Verschränkungseigenschaften besitzen und damit neue Möglichkeiten für innovative quantentechnologische Bildgebungsverfahren bieten. Es werden aber auch neuartige durch Laserlicht geformte Elektronenlinsen verwendet werden, die eine noch höher auflösende Untersuchung von Strukturen ermöglichen soll als jene mit konventionellen Magnetfeldlinsen ermöglichen.

In der Vergangenheit waren österreichische WissenschaftlerInnen nicht nur in der Quantenphysik, sondern auch in der ultraschnellen Laserwissenschaft, der Elektronenmikroskopie, der Materialwissenschaft und der Computerphysik mit Schwerpunkt auf ultraschnelle Molekül-Licht-Wechselwirkungen äußerst erfolgreich. Dies bietet ein ideales Umfeld für AQUTEM. Das Projekt ermöglicht österreichischen WissenschaftlerInnen in Zusammenarbeit mit deutschen und tschechischen PartnerInnen neue Analysewerkzeuge zu entwickeln und innovative Spitzenforschung an der Schnittstelle von ultraschnellen Prozessen auf atomaren Größenordnungen zu betreiben, mit Anwendungen in der photoinduzierten Chemie bis hin zur Quanten- und Materialwissenschaft.