Rekordgenauigkeit für Quantencomputer Gobal Foundries produziert Diraq-Quanten-Chips

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Das australische Start-up-Unternehmen Diraq hat mit dem Global Foundries eine Vereinbarung getroffen, nach der der Halbleiterhersteller noch in diesem Jahr einen Chip herstellen wird, der Quanten- und klassische Prozessoren kombiniert. Außerdem hat Diraq eine Rekordkontrollgenauigkeit von 99,9 Prozent für seine Qubits erreicht.

In der vergangenen Woche war es soweit: Das australische Unternehmen Diraq hat mit bestehender Halbleiterinfrastruktur auf CMOS-Basis eine Rekord-Kontrollgenauigkeit von 99,9 Prozent für ein Quantenbit (Qubit) erreicht. Zugrunde liegt ein Industriestandard, um genau zu sein ein 300-mm-Siliziumwafer. Dieser Proof Point ist ein wichtiger Meilenstein, der den Weg zur Integration hochwertiger Qubits mit Standard-CMOS-Transistoren auf einem einzigen Chip ebnet.

Tatsächlich hat das Unternehmen Chips entwickelt, die noch in diesem Jahr von Global Foundries auf der Grundlage seiner „22FDX“-Technologie hergestellt werden. Diese Chips werden Silizium-Qubits monolithisch integrieren.

Neben dem Know-how im Design von Quantenprozessoren und der Entwicklung von Qubits, die in die Standard-CMOS-Transistoren integriert werden können, welche die Grundlage der heutigen IT-Industrie bilden und zu Milliarden auf den Siliziumchips hergestellt werden, die mobile Geräte und Cloud-Computing-Infrastrukturen ermöglichen, verfügt Diraq über Wissen in der Quantenkontrolle. Nun hat das Unternehmen nach eigenen Angaben mit der Bestätigung der Kontrollgenauigkei das Präzisionsniveau erreicht, das für leistungsstarke, fehlerbereinigte Quantencomputerprozessoren in vollem Umfang erforderlich ist.

Quantenchipbau und -kontrolle

Andrew Dzurak, CEO und Gründer von Diraq, sagt: „Die Rekorddemonstration wurde mit einem Qubit-Bauteil erzielt, das von Imec, dem weltweit führenden unabhängigen Forschungs- und Entwicklungszentrum für Nanoelektronik mit Sitz in Leuven, Belgien, hergestellt wurde.“ Er ergänzt: „Diraq ist sehr erfreut über die Zusammenarbeit mit Imec. Diese Beziehung ist entscheidend für Diraqs Technologie-Roadmap, mit der wir ein vollständig fehlerkorrigiertes Quantencomputersystem vor unseren Wettbewerbern erreichen wollen."

Das auf dem Imec-Bauelement demonstrierte Ergebnis ist die höchste bisher nachgewiesene Genauigkeit eines einzelnen Qubits für ein Silizium-Spin-Qubit, das in einer 300-mm-Foundry-Umgebung mit Standard-CMOS-Materialien und -Prozessen hergestellt wurde. Die Messung der Qubit-Treue wurde durch die Qubit-Kontroll- und Messtechniken für Silizium-Qubits ermöglicht, die Diraq in den vergangenen zehn Jahren entwickelt hat, unter anderem mit Echtzeit-Feedback, optimierter Qubit-Initialisierung, Steuerspannungsimpulsformung und fortschrittlichen Analysewerkzeugen wie Gate-Set-Tomographie (GST) und randomisiertes Benchmarking.

Nard Dumoulin Stuyck, Quantenkonstruktions- und Messingenieur bei Diraq, der die Gerätetests leitet und zuvor am Imec geforscht hat, zeigt sich begeistert: „Es ist absolut aufregend zu sehen, dass der Prototyp der 300-mm-Qubits so gut funktioniert.“ Mit Blick auf die Weiterentwicklung setzt er hinzu: „Ich weiß aus eigener Erfahrung, welch unglaubliches Talent sowohl bei Diraq als auch bei Imec vorhanden ist, und erwarte enorme Fortschritte von dieser starken Verbindung zwischen diesen beiden Organisationen.“

Imec und Diraq

Aufgrund ihrer extrem geringen Größe, die mit der von modernen Transistoren vergleichbar ist, bieten Silizium-CMOS-Qubits die Möglichkeit, viele Millionen Qubits auf einem Chip mit einer ähnlichen Anzahl herkömmlicher Transistoren zu integrieren. Damit unterscheiden sie sich von anderen Modalitäten, die große, Energie-intensive und kostspielige Systeme erfordern. Das von Diraq zur Demonstration der 99,9-prizentigen Qubit-Treue verwendete Imec-Bauelement wurde mit einem Layout konfiguriert, das früheren Arbeiten von Diraq-Teammitgliedern ähnelt, jetzt aber neu gestaltet und von Imec in seiner 300-mm-Fertigungslinie hergestellt wurde.

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