{"id":24457,"date":"2025-02-20T09:00:56","date_gmt":"2025-02-20T08:00:56","guid":{"rendered":"https:\/\/fmd-insight.de\/?p=24457"},"modified":"2025-08-19T09:31:44","modified_gmt":"2025-08-19T07:31:44","slug":"07-shuttle-fur-elektronen-spin-qubits-projekt-quasar-fraunhofer-ipms","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/fmd-insight.de\/de\/expertise\/close-ups\/07-shuttle-fur-elektronen-spin-qubits-projekt-quasar-fraunhofer-ipms\/","title":{"rendered":"Shuttle-Struktur f\u00fcr Elektronen-Spin-Qubits<\/strong>"},"content":{"rendered":"\n
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Die Entwicklung von Quantencomputern birgt viel Potenzial und verspricht gro\u00dfe Leistungssteigerungen im Vergleich zu herk\u00f6mmlichen Computern. F\u00fcr einen kommerziellen Nutzen werden viele Qubits ben\u00f6tigt, die alle miteinander koppelbar (\u00bbverschr\u00e4nkbar\u00ab) sind. Qubits lassen sich auf vielf\u00e4ltige Weise erzeugen, z. B. aus Atomen, Licht oder supraleitenden Schwingkreisen. Besonders gut zu hohen Qubit-Zahlen skalierbar sind Elektronen-Spin-Qubits, weil sie auf kommerziell verf\u00fcgbarer Halbleitertechnologie aufbauen und nur geringe Abmessungen haben.<\/p>\n\n <\/div>\n <\/div>\n \n <\/div>\n\n\n

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©<\/span>Fraunhofer Mikroelektronik; Candid Photography | Ivan Paniotov<\/div><\/div>\n <\/div>\n\n\n

Vielversprechender Ansatz f\u00fcr Realisierung von Quantencomputern<\/strong><\/h3>\n\n\n\n
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Das Exponat zeigt eine Elektronen-Transportstruktur f\u00fcr Quantencomputer auf Basis von Elektron-Spin-Qubits. Das Elektron (also das Qubit) befindet sich in der isotopenreinen 28Silizium-Schicht (grau) zwischen Schichten aus Silizium-Germanium (wei\u00df) und wird durch die Spannungen an zahlreichen Gates (schwarz) an der Oberseite in seiner seitlichen Position festgelegt. Isolierende Schichten (blau) trennen die einzelnen weniger als 40\u00a0nm breiten Gates voneinander und nach unten hin. Durch abwechselnd positive und negative Spannungen an den Gates kann ein Elektron, das an einem Ende der Struktur erzeugt wurde, hin zu einem Elektron bewegt werden, das am anderen Ende erzeugt wurde. Dadurch k\u00f6nnen die Qubit-Informationen der Elektronen miteinander verschr\u00e4nkt werden. Besondere Herausforderungen bei der Herstellung sind das m\u00f6glichst defektfreie Erzeugen der Si\/SiGe Schichtstapel und der dicht nebeneinander liegenden Gate-Strukturen.<\/p>\n

Die Strukturen werden in dem vom BMFTR (vormals BMBF) gef\u00f6rderten Projekt \u00bbQUASAR\u00ab<\/a> (Laufzeit 01.02.2021 – 31.01.2025) auf 200 mm gro\u00dfen Wafern hergestellt. Das Konzept f\u00fcr die Struktur stammt von der RWTH Aachen und dem Forschungszentrum J\u00fclich, die gemeinsam das Start-up ARQUE gegr\u00fcndet haben. Das Leibniz IHP stellt durch Epitaxie den Schichtstapel her, w\u00e4hrend das Fraunhofer IPMS die Gate-Strukturen durch hochaufgel\u00f6ste Elektronenstrahl-Lithographie sowie Mikromagnete erzeugt. Der Industriepartner Infineon ist im Projekt f\u00fcr die Kontakte und Gate-Strukturen zust\u00e4ndig. Weitere Beitr\u00e4ge zur Vermessung und zu Simulationen stammen von der Universit\u00e4t Konstanz, der Universit\u00e4t Regensburg, dem Fraunhofer IAF und HQS Quantum Simulations.<\/p>\n\n <\/div>\n <\/div>\n \n <\/div>\n\n\n

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Shuttle f\u00fcr Elektronen-Spin-Qubits auf einen Blick<\/h3><\/span><\/th>\n <\/tr>\n \n

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Ger\u00e4t\/ Technologie<\/strong><\/p>\n\n <\/td>\n

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Shuttle-Struktur f\u00fcr Elektronen-Spin-Qubits<\/p>\n\n <\/td>\n <\/tr>\n

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Standort<\/strong><\/p>\n\n <\/td>\n

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Fraunhofer IPMS – Dresden<\/p>\n\n <\/td>\n <\/tr>\n

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Leistung<\/strong><\/p>\n\n <\/td>\n

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  • Elektronen-Qubits k\u00f6nnen durch Struktur bewegt und so mit anderen Qubits verschr\u00e4nkt werden<\/li>\n
  • Kompakte Geometrie der Strukturen<\/li>\n
  • Weniger st\u00f6rempfindlich als supraleitende Qubits<\/li>\n
  • Mit konventioneller Halbleiter-Technologie fertigbar<\/li>\n<\/ul>\n\n <\/td>\n <\/tr>\n
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Besonderheiten<\/strong><\/p>\n\n <\/td>\n

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  • auf hohe Qubit-Anzahl hochskalierbar<\/li>\n
  • T-Kreuzungen zur beliebigen Verbindung der Shuttle-Strecken herstellbar<\/li>\n<\/ul>\n\n <\/td>\n <\/tr>\n
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Kooperation<\/strong><\/p>\n\n <\/td>\n

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Projekt \u00bbQUASAR<\/a>\u00ab<\/strong>: Forschungszentrum J\u00fclich, Leibniz-Institut f\u00fcr innovative Mikroelektronik (IHP), Fraunhofer IPMS, Fraunhofer IAF, HQS Quantum Simulations GmbH, Infineon Technologies Dresden GmbH & Co. KG, Universit\u00e4t Konstanz & Universit\u00e4t Regensburg<\/p>\n\n <\/td>\n <\/tr>\n

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F\u00f6rderung<\/strong><\/p>\n\n <\/td>\n

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Projektvolumen: 8,7 Mio. \u20ac (zu 86,7 % durch das BMFTR (vormals BMBF) gef\u00f6rdert)<\/p>\n\n <\/td>\n <\/tr>\n

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Projektlaufzeit<\/strong><\/p>\n\n <\/td>\n

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Projekt \u00bbQUASAR\u00ab<\/strong>: Februar 2021 – Januar 2025<\/p>\n\n <\/td>\n <\/tr>\n <\/table>\n <\/div>\n \n <\/div>\n <\/div>\n\n\n

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Sie m\u00f6chten noch mehr zu den Potenzialen von Quantentechnologien wissen? <\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Dann werfen Sie doch einmal einen Blick in die vierte Ausgabe unserer Magazins FMD.impuls.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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\n \n <\/div>\n FMD.impuls | Ausgabe 4<\/a>
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Andere Exponate des QNC Summit und FMD Innovation Day 2024<\/strong><\/h3>\n\n\n\n
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MiLas\u00ae \u2013 Mikrointegrierte Diodenlasermodule<\/strong><\/h3>\n <\/a>\n <\/div>\n
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Faser-Chip-Koppler<\/strong> | Mehr Pr\u00e4zision und weniger Empfindlichkeit gegen\u00fcber \u00e4u\u00dferen Einfl\u00fcssen<\/h3>\n <\/a>\n <\/div>\n
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Monolithically integrated extended cavity diode laser (mECDL)<\/strong><\/h3>\n <\/a>\n <\/div>\n
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Ionenfalle<\/strong> | Vielversprechende Technologie f\u00fcr das ionenbasierte Quantencomputing<\/h3>\n <\/a>\n <\/div>\n
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MEMS-Spektroskopiezelle<\/strong><\/h3>\n <\/a>\n <\/div>\n
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Shuttle-Struktur f\u00fcr Elektronen-Spin-Qubits<\/strong><\/h3>\n <\/a>\n <\/div>\n
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High Density Wiring<\/strong> | Auf dem Weg zur Skalierbarkeit von Quantencomputern<\/strong><\/h3>\n <\/a>\n <\/div>\n
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NeuroPIC<\/strong> | Neuartige L\u00f6sungen f\u00fcr die Automatisierung von optischen Kommunikationsnetzen<\/h3>\n <\/a>\n <\/div>\n
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3D-Modell einer Sawfish photonic crystal cavity in Diamant<\/strong><\/h3>\n <\/a>\n <\/div>\n
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Qubit-Wafer und\u00a0Qubit-Chips<\/strong><\/h3>\n <\/a>\n <\/div>\n <\/div>\n \n <\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Einen vielversprechenden Ansatz f\u00fcr die Skalierbarkeit von Qubits bieten Spin-Qubits. Diese haben eine geringere Gr\u00f6\u00dfe und sind auch bei h\u00f6heren Temperaturen funktionsf\u00e4hig.<\/p>\n","protected":false},"author":127,"featured_media":24611,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":true,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[7],"tags":[123],"class_list":["post-24457","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-close-ups","tag-qnc-summit-close-ups"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/fmd-insight.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/24457","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/fmd-insight.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/fmd-insight.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/fmd-insight.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/127"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/fmd-insight.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=24457"}],"version-history":[{"count":9,"href":"https:\/\/fmd-insight.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/24457\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":31401,"href":"https:\/\/fmd-insight.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/24457\/revisions\/31401"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/fmd-insight.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/24611"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/fmd-insight.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=24457"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/fmd-insight.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=24457"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/fmd-insight.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=24457"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}