Der Fortschritt der Metrologie als der Wissenschaft vom präzisen und rückführbaren Messen ist eine unverzichtbare Basis für den zukünftigen Fortschritt in Naturwissenschaft und Technologie und darüber hinaus für Handel und Gesellschaft. Die metrologische Forschung von heute wird bestimmt von den Herausforderungen nach höherer Präzision, besserer Standardisierung, genauerer Kalibrierung und gut verfügbaren Primärstandards. Das Herz der Metrologie bildet die Rückführbarkeit auf die SI-Einheiten, die durch eine ununterbrochene, wohl dokumentierte Kette von Kalibrierungen und letztlich die Rückführung auf die Primärstandards, die durch die Analyse aller Beiträge zur Messunsicherheit, d.h. des gesamten Fehlerbudgets, ergänzt wird.
Ein neu entstehender Bereich der Metrologie bezieht sich auf Nanosysteme. Solange nur eine begrenzte Anzahl von Messgrößen vorliegt, können etablierte Konzepte angewendet werden, um Rückführbarkeit mit kleiner Messunsicherheit zu erreichen. Viele sehr wichtige Messgrößen der Nanometrologie erfordern jedoch neue Herangehensweisen. Insbesondere entstehen neue Herausforderungen durch gegenseitige Abhängigkeiten vieler Parameter einer komplexen Messgröße der Nanometrologie. Die Vielfalt und Varianz solcher Messgrößen in biologischen Nanosystemen erfordert ebenfalls neue Konzepte. Dies ist u.a. durch die Größe und Struktur der Messgrößen bedingt. So müssen z.B. wenn es um Funktionen geht, häufig verschiedene strukturelle Ebenen betrachtet werden (Stichwort: Proteomics).
Darüber hinaus werden in Nanosystemen Quanteneffekte besonders wichtig, die insbesondere für Primärstandards immer größere Bedeutung erlangen, beispielsweise die Verschränkung einzelner Photonenpaare. Durch das Auftreten von Unschärferelationen verschiedener Observablen der Nanometrologie ist die Unabhängigkeit der Messungen und insbesondere ihrer Messunsicherheit nicht mehr gegeben und erfordert neue Paradigmen der Rückführbarkeit und zur Bestimmung der Messunsicherheit.