Die Herausforderungen bei der Skalierung von Quantencomputern und -technologien sind beträchtlich. Supraleitende Schaltkreise, die derzeit als Schlüsseltechnologie in der Quantentechnik gelten, sind durch Energieverluste und hohe Platzanforderungen klassischer Mikrowellenkomponenten limitiert. MagSQuant möchte diesen Hürden durch die Entwicklung neuartiger Materialien begegnen, die verlustarme, miniaturisierte und integrierfähige Komponenten ermöglichen. Diese Komponenten sollen auf magnetischen und supraleitenden Schaltkreisen basieren und damit neue Möglichkeiten für die Herstellung leistungsfähiger Quantensysteme eröffnen.
Um die Vision einer hybriden Integration von miniaturisierten magnetischen und supraleitenden Schaltkreisen umzusetzen, erforschen die Projektpartner neue Materiallösungen. Ein Schlüsselelement ist die Entwicklung magnetischer Dünnfilme, die langlebige magnetische Anregungen - sogenannte Magnonen – aufweisen. Diese Materialien werden auf einem speziellen oxidischen Substrat-Dünnfilm-System basieren, das eine besonders hohe Magnonen-Lebensdauer bei den ultratiefen Arbeitstemperaturen der supraleitenden Schaltkreise gewährleistet. Die Verwendung hochreiner zonengeschmolzener Silizium-Substratkristalle wird zudem die Relaxationszeiten der supraleitenden Quantenbits verbessern und damit die Effizienz und Stabilität der darauf basierten Quantentechnik erhöhen.
MagSQuant leistet durch die Bereitstellung dieser neuen Materialien einen wichtigen Beitrag zur Weiterentwicklung der Quantentechnologien. Einerseits fördern die im Rahmen von MagSQuant entwickelten Materialien die Skalierbarkeit und Leistungsfähigkeit der Quantensysteme für industrielle Anwendungen und andererseits eröffnen sie neue Einsatzmöglichkeiten für gasphasenepitaktische Beschichtungen und Flüssigphasenepitaxie. Die Resultate aus MagSQuant sind für zahlreiche Anwender von supraleitenden Quantenschaltkreisen und magnetischer Anregungen von großem Interesse, da sie eine verbesserte Gesamtleistung ermöglichen.
Das Verbundprojekt wird vom Leibniz-Institut für Kristallzüchtung (IKZ) in Berlin koordiniert und umfasst als Partner den Verein zur Förderung von Innovationen durch Forschung, Entwicklung und Technologietransfer e.V. (INNOVENT e.V.) in Jena, die Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau sowie die Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg. Verbundkoordinator ist Dr. Christo Guguschev vom IKZ.
Mit der Entwicklung verlustarmer Materialien und hochintegrierter Komponenten stellt MagSQuant eine bedeutende Grundlage für die Zukunft der Quantentechnologie dar und bietet neue Perspektiven für den Bau robuster und effizienter Quantencomputer. Das Projektteam rechnet damit, dass die Forschungsergebnisse nicht nur in der Wissenschaft, sondern auch in der Industrie Anwendung finden werden und das Potenzial haben, die deutsche und internationale Forschung in der Quantentechnologie nachhaltig zu beeinflussen.
Kontakt
Leibniz-Institut für Kristallzüchtung (IKZ)
https://www.ikz-berlin.de
Dr. Christo Guguschev
Tel.: +49 (0) 30 / 6392-3124
Tel.: +49 (0) 30 / 246-499-417
E-Mail: christo.guguschevikz-berlin.de
