SEQUENCE - Kryogene 3D-Nanoelektronik

Derzeitige Quantencomputer nutzen lange Kabel zur Verbindung von Raumtemperaturvorspannung sowie Auslese- und Steuerelektronik. Um hochgradig skalierbare Quantencomputer zu ermöglichen, bedarf es einer kryogenen Elektronik (< 4 K) mit einer Vielzahl von Funktionalitäten, die unter extrem rauscharmen Bedingungen und mit begrenzter Leistungsaufnahme arbeiten.

Im Projekt SEQUENCE wird dies erreicht, indem Silizium- und III/V-Technologie kombiniert wird, was Quantencomputer mit verbesserter Skalierbarkeit, Leistung und reduzierten Kosten ermöglicht.

Das Fraunhofer IAF arbeitet an drei wichtigen Teilbereichen des Projekts:

Wir bringen unsere Expertise im Bereich der besonders rauscharmen kryogenen Elektronik ein. Wir entwickeln und vergleichen zwei am IAF entwickelte Technologien für die Anwendung in Quantencomputern: Kryogene MOSHEMT- und HEMT-MMICs mit extrem niedrigem Rauschen und niedriger Leistungsaufnahme.

Außerdem arbeiten wir an der 3D-Integration von rauscharmen Verstärkern und Schaltern. Durch 3D-Integration verringert sich die Chipgröße und es entstehen geringere Verluste durch kürzere Zusammenschaltung der einzelnen Komponenten. Dies ist für Anwendungen in Quantencomputern ideal, da der Bereich, der kryogen gekühlt werden muss, möglichst klein bemessen sein sollte und die 3D-Integration eine bessere Skalierbarkeit von Quantencomputern verspricht.

Als Drittes kümmern wir uns um die Charakterisierung der Elektronik, die eine wesentliche Voraussetzung sowohl für die Technologiebewertung als auch für das Design ist. Da es keine kommerziell erhältlichen Komplett-Messplätze für Messungen unter kryogenen Bedingungen gibt, ist die genaue Charakterisierung im Tieftemperaturbereich eine große Herausforderung. Am Fraunhofer IAF stehen Messplätze für Kryo-on-Wafer-Messungen bis zu einer Umgebungstemperatur von 6 K und einer Frequenz von 50 GHz zur Verfügung.

This project is receiving support by the European Union under grant agreement number 871764.