MATQu

MATQu ermöglicht stabile Wertschöpfungsketten für die Entwicklung von Quantencomputern auf Festkörperbasis im europäischen Industriemaßstab

Die (Rechen-)Leistung von Quantencomputern hängt stark von ihrem zentralen Hardwareelement ab: dem Qubit. Es gibt mehrere Ansätze zur Realisierung von Qubits, doch fehlt es ihnen noch an stabilen, skalierbaren Fertigungswertschöpfungsketten, um industriell nutzbare Technologien zu werden. Das Projekt "MATQu" zielt darauf ab, das europäische Fachwissen im Bereich der Materialien und Prozesse zu erweitern und die europäische Industrie in die Lage zu versetzen, festkörperbasierte Quantencomputer weiterzuentwickeln.

Supraleitende Qubits zur Marktreife bringen
Supraleitende Qubits gehören zu den vielversprechendsten Komponenten für die Realisierung eines Quantencomputers im großen Maßstab. Der relativ schnelle Erfolg von Qubits auf der Grundlage von Josephson-Übergängen lässt sich auf Konstruktionsprinzipien zurückführen, die auf gut etablierten Produktionsverfahren beruhen. Die Leistung von SJJs hängt jedoch entscheidend von der Qualität der Herstellungssubstrate, der für die Schaltungskomponenten verwendeten Materialien und der Reproduzierbarkeit der bei der Herstellung angewandten Verfahren ab. Eine stabile und kontrollierte Wertschöpfungskette ist der Schlüssel zur Verbesserung dieser Parameter in der Zukunft.

Das technische Hauptziel des Projekts "MATQu" ist die Verbesserung und der Transfer von Materialien und Technologien für supraleitende Qubits von den Labors auf den Markt. Mehrere Projektpartner verfügen über umfangreiche Infrastrukturen, die für diesen Zweck geeignet sind, und werden mit ihrem Fachwissen über Materialien, Prozessintegration und Forschung dazu beitragen, robuste und reproduzierbare Qubits zu bauen. Fertigungsinfrastrukturen nach dem Vorbild der Industrie werden es ermöglichen, die Prozessparameter zu optimieren und die Leistung supraleitender Qubits systematisch zu verbessern.

Verringerung der Variabilität von Qubits
Oft wird beschrieben, dass Qubits einen eigenen Willen haben, was bedeutet, dass eine sehr große Variabilität von Gerät zu Gerät gemessen wird. Um diese Variabilität zu kontrollieren, sind komplexe Methoden zur Abstimmung von Qubits erforderlich. Dies wiederum erhöht die Komplexität von Quantencomputerarchitekturen im Vergleich zu herkömmlichen (von Neumann) Computerarchitekturen. Dies ist einer der wichtigsten begrenzenden Faktoren für die Skalierung der Anzahl der Qubits in heutigen Quantencomputern.

"MATQu" zielt darauf ab, diese Variabilität zwischen den Qubit-Komponenten zu verringern. Die Forscher werden die Auswirkungen aller Materialparameter und Prozessschritte auf die Variabilität der Bauteile untersuchen. Zu diesem Zweck wird das Konsortium umfassende Kenntnisse und Erfahrungen mit der Entwicklung von Prozessschritten und dem Entwurf von Experimenten sammeln, die es ermöglichen, die Auswirkungen bestimmter Prozessparameter auf die Leistung der Bauelemente zu verringern. "Wir erwarten zwar in den nächsten 5 bis 10 Jahren nicht das gleiche Integrationsniveau wie bei klassischen Computerchips, aber wir werden sicherlich einen großen Schritt in Richtung Variabilitätsreduktion bei supraleitenden Qubits machen", erklärt Prof. Rüdiger Quay, Projektkoordinator vom Fraunhofer IAF.

In den Bereichen Substrat- und Prozesstechnologie sowie Werkzeuge bringt die MATQu die wichtigsten europäischen Akteure auf diesem Gebiet zusammen, darunter vier große RTOs. Die 18 MATQu-Partner ergänzen sich in optimaler Weise über die gesamte Wertschöpfungskette hinweg, um einen wesentlichen Wettbewerbsvorteil zu schaffen, z. B. eine schnellere Markteinführung von Technologien und Materialien für bessere Qubits für das Quantencomputing.

Weitere Informationen finden Sie auf der Projektwebsite www.matqu.eu.

Das Projekt, das zu diesem Antrag führt, wurde vom Gemeinsamen Unternehmen ECSEL (JU) im Rahmen der Finanzhilfevereinbarung Nr. 101007322 finanziert . Das Gemeinsame Unternehmen wird durch das Forschungs- und Innovationsprogramm "Horizont 2020" der Europäischen Union sowie durch Deutschland, Frankreich, Belgien, Österreich, die Niederlande, Finnland und Israel unterstützt.