Die weltweit genaueste Messung der elektrischen Spannung leistet ein am Jenaer Institut für Institut für Physikalische Hochtechnologie (IPHT) entwickelter Schaltkreis. Er ist das Herzstück des vollautomatischen Mess-Systems Supra-Volt-Control, das von der IPHT-Ausgründung Supracon international vermarktet wird. Es ermöglicht die präziseste Messung der physikalischen Einheit Volt, der elektrischen Spannung, die eine wesentliche Grundlage für praktisch alle anspruchsvollen industriellen Produktionsprozesse bilden.

Die äußerst genauen Messungen werden durch Supraleiter ermöglicht, also durch Materialien, die beim Unterschreiten einer bestimmten Temperatur ihren elektrischen Widerstand verlieren. Verbindet man zwei Supraleiter durch eine nur wenige milliardstel Meter dünne, nicht-supraleitende Barriere, spricht man von Josephson-Kontakten.

19 700 dieser Kontakte haben die Wissenschaftler aus der Abteilung Quantenelektronik des IPHT auf einem nur 25 mal 10 Millimeter großen Chip untergebracht. Bestrahlt man sie mit einer Mikrowelle einer Frequenz von 75 Giga-Hertz, lässt sich an einer solchen Anordnung von Josephson-Kontakten eine Spannung erzeugen, die um weniger als ein Milliardstel - also um weniger als 10 Nano-Volt - vom angestrebten Spannungswert von 10 Volt abweicht.

Spannungsnormale zur Kalibrierung von Messgeräten mit Hilfe von Josephson-Kontakten sind inzwischen weltweiter Standard, denn sie messen die Spannung frei von Umwelteinflüssen und bieten damit an jedem Ort der Welt vergleichbare Genauigkeit. Für metrologische Staatsinstitute - in Deutschland zum Beispiel die Physikalisch Technische Bundesanstalt (PTB) - und für die Kalibrierungslabors in der Industrie bietet das System Supra-Volt-Control derzeit die höchste Präzision.

Dementsprechend ist die Entwicklung aus Jena weltweit gefragt: Dieser Tage wird ein solches, etwa 120 000 Euro teures System nach Kroatien ausgeliefert. Bei der Firma Supracon liegen darüber hinaus weitere Aufträge vor. Die Auslieferung der ersten kommerziellen Jenaer Spannungsnormale ist gleichzeitig auch ein Höhepunkt in der langjährigen Zusammenarbeit zwischen dem IPHT Jena und der Physikalisch Technische Bundesanstalt auf dem Gebiet der ultrapräzisen Spannungsmesstechnik.