Kryotechnik: Charakterisierung von Quanten-Hardware-Komponenten

Für die Entwicklung supraleitender Quantencomputer sind präzise Messmethoden essentiell: Sie tragen entscheidend dazu bei, Qualität, Stabilität und Performance von Quanten-Hardware-Komponenten, wie z.B. Qubits oder Signalleitungen, zu verbessern. Am Fraunhofer EMFT verfügen wir über das Know-how und die Ausstattung, um anspruchsvolle Analysen und Charakterisierungen in einer Messumgebung von wenigen Millikelvin durchzuführen. 

© MQV / Jan Greune
Das Fraunhofer EMFT Kryolabor-Team bei der Vorbereitung des Kryostats für Messungen an supraleitenden Qubits.

Die Analysen bei extrem tiefen Temperaturen leisten einen wichtigen Beitrag, um die Eigenschaften von supraleitenden Qubits zu erforschen. So lassen sich etwa fundierte Prognosen über Alterungsprozesse und Degradation stellen. Ein zentrales Ziel ist es, geeignete Hardwarekomponenten für den Einsatz im Quantencomputing zu identifizieren. 

Das Team am Fraunhofer EMFT fokussiert sich auf die detaillierte Analyse und Charakterisierung von zukunftsweisenden Technologien wie

  • supraleitenden Qubit-Chips
  • Through-Silicon-Vias (TSV) und Flip-Chip-Technologien für die 3D-Integration in Quantenprozessor-Einheiten (QPUs)
  • flexiblen supraleitenden Verbindungen
  • Steuer- und Ausleseelektronik in kryogenen Temperaturbereichen

Für das Monitoring der Prozesssteuerung (PCM) sind ein hoher Messdurchsatz und eine direkte Rückkopplung zur Prozess-Pilotlinie der Fraunhofer EMFT essentiell, um die Varianz zwischen den hergestellten Quantenhardware-Komponenten (z.B. Qubits, 3D-Integrationstechnologien und supraleitende Verbindungen) zu minimieren und somit eine hohe Skalierbarkeit zu gewährleisten. 

Unser 3He-4He-Mischkryostat erreicht Temperaturen unter 10mK, bietet mehr als 60 HF- und 40 DC-Leitungen und neben ausreichend Platz für große Proben auch eine hohe Kühlleistung (>14µW bei 20mK bzw. >1.5W bei 4K). Eine präzise wissenschaftliche Arbeitsweise und ein hohes Maß an Flexibilität ermöglichen es uns, den vielfältigen Messanforderungen gerecht zu werden.

Dieses Know-how bringen wir unter anderem in den Forschungsverbund Munich Quantum Valley (MQV), das nationale Projekt MUNIQC-SC und das europäische Konsortium OpenSuperQPlus ein.

 

Sie wollen mehr über die Charakterisierung von Quanten-Hardware-Komponenten bei kryogenen Temperaturen erfahren?

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