Szilícium-alapú kvantum-pilótavonal „SPINS“ az EU támogatásával elindult

A Fraunhofer IPMS a SPINS-en belül kulcsszerepet vállal a kvantumpontok és processzor elemek nagy felbontású strukturálásában. © Fraunhofer IPMS

Áprilisban indult el az „SPINS” (Semiconductor Pilot line for Industrial Quantum NanoSystems), Európa egyik hat kvantumpilotalinájának egyike. Az imec által koordinált konzorcium 25 európai kutatóintézetet, ipari partnert és akadémiai kutatócsoportot fog össze, hogy erősítse Európa vezető szerepét és szuverenitását ebben a stratégiailag fontos területen. Az 50 millió euróval felszerelt SPINS-pilotalinaprojektet az Európai Unió Chips Joint Undertaking (Chips JU) és a részt vevő tagállamok nemzeti és regionális hatóságainak kofinanszírozása tette lehetővé.

A kvantumszámítás stratégiai fontosságú területté vált, gazdasági és társadalmi jelentősége egyre nő. Alkalmazási területei a gyógyszerkutatás és anyagtudomány áttöréseitől kezdve a legmagasabb szintű kommunikációs és navigációs rendszerekig terjednek. Azonban továbbra is van egy szakadék a jelenlegi kvantumkutatás és a gyártható kvantumprocesszorok között, amelyek jelentős kvantumalkalmazásokat tesznek lehetővé. A stabil Qubitok (akár egymilliárdig) skálázása kulcsfontosságú a megbízható és hibátoleráns kvantumszámítógépek építéséhez.

A technológiai összetettség, beleértve a kriogén működést, az ultranagyszintű vezérlő elektronikát és a magas szintű gyártási folyamatokat, valamint a kvantumchipek stratégiai jelentőségét figyelembe véve, az EU Chips-Act hat, egymást kiegészítő kvantumpilotalinát hozott létre, amelyek mindegyike egy adott hardverplatformra összpontosít, és közösen hajtják előre a kvantotechnológiákat a kvantumszámítás, kommunikáció és szenzorika területein. Ennek a portfóliónak a részeként az SPINS az a pilotalina, amely a félvezetőalapú spin-Qubitokra összpontosít, különösen a kvantumchipek biztosítására a kvantumszámítási alkalmazásokhoz.

Az imec koordinálja ennek az új pilotalinának tevékenységeit, és vezeti az európai konzorciumot, amely 25 partnert fog össze, többek között kutatóintézeteket, mint a Fraunhofer, VTT és CEA-Leti, az ipart (mind nagyvállalatokat, mint az Infineon és a Siltronic, mind KKV-kat és startupokat), valamint akadémiai csoportokat (például a TU Delft-et és a Jyväskyläi Egyetemet), amelyek kiegészítő tudást és képességeket hoznak, azzal a céllal, hogy az EU Chip-törvény stratégiai keretét konkrét intézkedésekké alakítsák.

A SPINS konzorcium első lépései közé tartoznak a folyamat- és tervezésoptimalizálások, amelyek egy stabil, skálázható és erőteljes spin-Qubitok alapját képezik három különböző technológiai platformon: Si/SiGe, Ge/GeSi és SOI. A SPINS célja, hogy többprojekt-eszterák (MPW) és szabványosított Quantum Process Design Kits (PDK-k) révén utat nyisson a laboratóriumtól a gyártásig ezen technológia esetében, ezáltal csökkentve a belépési akadályokat a startupok és KKV-k számára a félvezető kvantumtechnológiában, és megalapozva, hogy európai vállalatok korán felépíthessék kvantumismereteiket.

A Fraunhofer IPMS a SPINS-en belül

A Fraunhofer IPMS kulcsszerepet vállal a spin-Qubitok és processzorelemek magas felbontású strukturálásában a SPINS-ben. Minden litográfiai lépést, amely optikai módszerekkel nem elérhető felbontást igényel, a Fraunhofer IPMS végzi el. Ez lehetővé teszi a precíz, reprodukálható strukturálást, amely elengedhetetlen a Si/SiGe-alapú kvantumkörök funkcionalitásához és skálázhatóságához.

Ezen túlmenően a Fraunhofer IPMS jelentősen hozzájárul a folyamat stabilitásához és érettségéhez az egész pilotalinában, magas színvonalú tisztatéri infrastruktúrát biztosítva, amely reprodukálható és skálázható Qubit-gyártási folyamatokra van tervezve. Az IPMS-en alkalmazott folyamatok úgy vannak kialakítva, hogy támogassák mind a Si/SiGe, mind a Ge/SiGe platformokat, ezáltal több technológiailag kiegészítő útvonalat biztosítva a SPINS konzorcium számára. Emellett az IPMS szakértelme hidat képez az EU QLSI2 projekt keretében végzett tevékenységekhez, amelyek során a magas felbontású litográfia és a 300 mm-es waferek migrációját tesztelik. Ezáltal előre készül a SPINS-pilotalina eredményeinek későbbi átültetése egy jövőbeli 300 mm-es CMOS gyártósorra.

Az IPMS így ötvözi a vezető kutatási kompetenciát az ipari folyamatérettséggel, jelentősen erősítve Európa technológiai függetlenségét a félvezető kvantumtechnológiában.

Kvantum-pilotalinák Európának

Az európai kvantumkutatás kiegészítő területei a félvezetőalapú pilotalinán túl a kvantumfotonikára koncentráló pilotalinák, mint például a „P4Q” kvantumprojekt (amelyet a Twente Egyetem koordinál, NL), amelyhez az imec is hozzájárul, az ioncsapdás Qubitok „CHAMP-ION” (koordinálva a SAL, AT által), a szupervezető Qubitok „SUPREME” (koordinálva a VTT, FI által), a gyémánt kvantumchipek „DIREQT” (koordinálva a CNR, IT által), valamint a semleges atomok „Q PLANET” (koordinálva a Pasqal, FR által).