MATQu - Materialien für Quantencomputing

In den letzten 60+ Jahren hat CMOS-basiertes digitales Computing zu immer größerer Rechenleistung, "Big Data"-basierten Geschäftsmodellen und einer beschleunigten digitalen Transformation der modernen Wirtschaft geführt. Doch die immer größer werdenden Datenmengen und die zunehmende Komplexität der heutigen Rechenaufgaben führen uns an Grenzen, was die Datenverarbeitung und den Energieverbrauch angeht. Wir brauchen neue Konzepte und Technologien – beispielsweise das Quantencomputing (QC).

Quantencomputer nutzen sogenannte Quantenbits (Qubits), um komplexe Berechnungen grundsätzlich viel schneller durchzuführen, als dies ein herkömmlicher Digital-Bit-Computer kann. Erste Prototypen von Quantencomputern sind bereits entstanden. Derzeit werden neuartige Materialien für diese Qubits erforscht. Das Projekt MATQu sieht eine große Herausforderung, aber auch Chance, in Europa eine komplette Wertschöpfungskette für halbleiterbasierte Qubits und Quantencomputer zu schaffen. Daher zielt das Projekt auf die Entwicklung der nötigen Technologien zur Etablierung von industriellen 300 mm Silizium-basierten Prozessabläufen. Dies umfasst Substrat-Technologie, supraleitende Metalle, Resonatoren, Through-Wafer-Via-Löcher, 3D-Integration und die Charakterisierung.

Der Fokus des Fraunhofer IPMS im Projekt liegt darauf, die bestehenden Konzepte und Technologien aus dem Labor in die industrielle Fertigung zu bringen. Dabei beruft sich das Institut auf seine Expertise in der 300-mm-Fertigung, die bereits als Industriestandard für CMOS-Computing-Plattformen dient. Im Projekt warden neue Einblicke in die Material- und Prozesseinflüsse für den Herstellungsprozess von supraleitenden Qubits gewonnen, insbesondere im Bereich der Abscheidung, Strukturierung und des gesamten Integrationsansatzes von supraleitenden Schichten. Durch neuartige Herstellungsprozesse und die Erprobung bei kryogenen Temperaturen soll die Fertigung von für das Quantencomputing geeigneten Bauelementen auf europäischer Ebene ermöglicht werden. Das Fraunhofer IPMS wird außerdem gemeinsam mit Industrie- und Forschungspartnern europäischen Mittelständlern und Startups Zugang zu modernsten Fertigungsanlagen und Know-how verschaffen, um die Reife der supraleitenden Qubit-Technologie deutlich zu steigern und das europäische Ökosystem der Quantentechnologie zu stärken.