Austausch zu Quantencomputing-Entwicklungen am Fraunhofer IAF

Am 2. Februar 2024 trafen sich Mitglieder des Fraunhofer-Kompetenznetzwerks Quantencomputing aus Wirtschaft, Forschung und Politik zur 5. Beiratssitzung am Fraunhofer IAF in Freiburg. Die Teilnehmenden diskutierten mehrere Schwerpunktthemen im Bereich des Quantencomputings, erhielten Führungen durch die Labore und den Reinraum des Instituts und tauschten sich über aktuelle Entwicklungen aus.

© Fraunhofer IAF
Nikola Komerički präsentiert den neuen kryogenen Wafer-Prober für die vollautomatische Charakterisierung von 200- bis 300-mm-Wafern bis unter 2 K.

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Dr. Rebekka Eberle erklärte einen optischen Aufbau, der für die Entwicklung von Quantencomputer-Hardware auf Diamantbasis verwendet wird.

Halbleiter und Diamant für Quantencomputing: Führungen durch Reinraum und Labore des Fraunhofer IAF

Zu Beginn des Programms erhielten die Teilnehmenden die Möglichkeit, in drei Führungen die Forschungsinfrastruktur des Fraunhofer IAF kennenzulernen. Dr. Arnulf Leuther führte eine Gruppe durch das Herzstück des Instituts: den leistungsstarken Reinraum, in dem III/V-Verbindungshalbleiter gewachsen und prozessiert werden. Einer weiteren Gruppe präsentierte Dr. Peter Knittel die Anlagen für das Wachstum von synthetischem Diamant. Dieser dient unter anderem als Materialbasis für Qubits aus Stickstoff-Vakanz-(NV-)Zentren – ein vielversprechender Ansatz zur Realisierung von Quantencomputing-Hardware, die nicht auf kryogene Kühlung angewiesen ist und vergleichsweise lange Rechenzeiten ermöglicht. Passend dazu erläuterte Dr. Rebekka Eberle einen optischen Aufbau aus der Entwicklungspraxis diamantbasierter Quantencomputing-Hardware in einem weiteren Labor.

Die Führungen komplettierte eine Präsentation des neuen vollautomatischen kryogenen Wafer-Probers durch Nikola Komerički. Die Anlage wurde 2023 in Betrieb genommen und ermöglicht die Charakterisierung von 200-mm- und 300-mm-Wafern in statistisch relevantem Umfang bei Temperaturen bis unter 2 K. Durch die Messung von Qubit-Bauelementen wie supraleitenden Josephson-Kontakten wollen die Forschenden dazu beitragen, eine europäische Wertschöpfungskette für Quantencomputing-Hardware aufzubauen.

4 Jahre Fraunhofer-Kompetenznetzwerk Quantencomputing: Blick zurück und voraus

Auf die Führungen folgte die offizielle Begrüßung zur Beiratssitzung durch den Sprecher des Kompetenznetzwerks Quantencomputing, Prof. Dr. Manfred Hauswirth. Im Anschluss widmete sich Dr. Christoph Becker-Freyseng mit einem Vortrag über geistiges Eigentum dem Fokusthema der Sitzung. Er referierte über IP-Recht, zeigte Möglichkeiten der Verwertung im Bereich Quantencomputing auf und analysierte die Hardware-Patentlandschaft.

Einen Einblick in die aktuelle Quantencomputing-Entwicklungslandschaft ermöglichten die vier folgenden Kurzpräsentationen über Quantencomputing-Plattformen im Vergleich (Dr. Matthias Kabel), Quantencomputing-Demonstratoren aus den Calls des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (Prof. Dr. Rüdiger Quay), die Vereinfachung von Quantenschaltkreisen durch messungsbasiertes Quantencomputing (Dr. Johannes S. Mueller-Roemer) sowie die Potenziale des Quantencomputing für kombinatorische Probleme aus der maritimen Logistik (Dr. Anisa Rizvanolli).

Im Ausblick und in der Abschlussdiskussion der Beiratssitzung widmeten sich die Teilnehmenden schließlich den Forschungs- und Entwicklungsperspektiven im Bereich Quantencomputing in der Fraunhofer-Gesellschaft und ihren Instituten.

Über das Fraunhofer-Kompetenznetzwerk Quantencomputing

Das Fraunhofer-Kompetenznetzwerk Quantencomputing mit Sitz in der Fraunhofer-Zentrale in München bildet eine übergreifende Klammer um die verschiedenen Aktivitäten der regionalen Kompetenzzentren in acht Bundesländern. Die Zentren verfolgen jeweils eigene Forschungsschwerpunkte und setzen sich wiederum aus mehreren Fraunhofer-Instituten zusammen.

Das gemeinsame Ziel aller Beteiligten liegt in der Erforschung und Entwicklung von neuen technologischen Lösungen auf dem Gebiet des Quantencomputings. Dabei arbeitet das Netzwerk eng mit Partnern und Kunden aus Forschung und Industrie zusammen und bedient ein breites Spektrum an Anwendungsfeldern, unter anderem Logistik, Chemie- und Pharmaindustrie, Finanz- und Energiesektor, Materialwissenschaften oder IT-Sicherheitstechnologien.