Quantencomputer sollen die Zukunft der Informationsverarbeitung sein und helfen, die Probleme der Menschheit zu lösen. Um Quantencomputer nutzbar zu machen, ist die Entwicklung von sogenannten skalierbaren Systeme besonders wichtig, also Netzwerken, die ihre Größe verändern können. Die Forschung dazu steckt aber noch in den Kinderschuhen. Eine der größten Herausforderungen dabei ist die Kühlung bei extrem tiefen Temperaturen. Das Projekt "ARCTIC" (“Advanced Cryogenic Technologies for Innovative Computing") vereint dafür 36 internationale Partner aus Industrie, Wissenschaft und führenden Forschungseinrichtungen. Die deutschen Institute Fraunhofer IPMS in Dresden und Fraunhofer IAF in Freiburg bringen dabei ihre Kompetenzen bei elektronischen Komponenten ein. 

Quantencomputer gelten derzeit als die aussichtsreichsten Kandidaten für die effiziente Lösung von Problemen, die für klassische Computer völlig unerreichbar sind. Sie erfordern jedoch einen enormen Aufwand an Steuerung und Schnittstellen, um zu funktionieren. "Die Leistungsanforderungen an elektronische Geräte und Schaltungen bei kryogenen Temperaturen sind ganz anders als bei Raumtemperatur", erklärt Alexander Grill, der wissenschaftliche Leiter des neuen Projekts. "Insbesondere bei sehr empfindlichen Anwendungen wie Quantenprozessoren müssen alle Aspekte der mikroelektronischen Technologien optimiert werden."

Der Schwerpunkt der Arbeit der Fraunhofer-Institute im Projekt liegt auf Bauelementen in kryogenen Umgebungen, also bei ganz tiefen Temperaturen, und auf Wafern (dünne Scheiben aus Halbleitermaterial für die Herstellung von Schaltkreisen, Anm.d.R.) in Industriegröße für kryogene Quantencomputer-Prozessoren, sowie auf der Analyse des elektrischen Verhaltens von Transistoren und Speicherbauelementen bei untypisch tiefen Temperaturen. Damit soll letztlich eine vollständige und umfassende europäische Lieferkette für kryogene Photonik, Mikroelektronik und Kryo-Mikrosysteme rund um die aufstrebende Quantencomputing-Industrie aufgebaut werden.

cdi/pm