Im Projekt PhotonQ, gefördert vom BMBF, soll mit Universitätspartnern ein messbasierter und skalierbarer Prozessor für einen photonischen Quantencomputer entwickelt werden. Das Herz des Quantenprozessors ist ein integrierter photonischer Chip, der am IMS entwickelt und erforscht wird. Dazu sollen neuartige Phasenschieber, integrierte optische Schaltungen und die optische Verbindungstechnik untersucht werden.
Quantencomputer sollen einmal Problemstellungen lösen, die für klassische Computersysteme unzugänglich sind. Bis zur Praxistauglichkeit müssen solche Computer allerdings wesentlich mehr Qubits verarbeiten und niedrigere Fehlerraten aufweisen. Ein Forschungsverbund unter Federführung von Prof. Stefanie Barz von der Universität Stuttgart entwickelt hierfür nun einen photonischen Quantenprozessor, der die Ausführung von Quantenalgorithmen mit wenigen Qubits erlauben und perspektivisch eine schnelle Skalierung auf praxisrelevante Qubit-Zahlen ermöglichen soll.
Im letzten Jahr wurden für PhotonQ integrierte optische Bauteile aus Aluminiumnitrid (AlN) und thermische Phasenschieber mit Heiz-Elementen aus Titannitrid (TiN) entwickelt (siehe Bild Titelseite). AlN-Wellenleiter ermöglichen eine verlustarme und schnelle Phasenmodulation durch piezoinduzierte Materialverspannung. TiN-Heizer erlauben dagegen eine sehr verlustarme Phasenmodulation in Silizium-Wellenleitern aufgrund ihrer kurzen Bauform.
Parallel wird mit der Firma Vistec die Elektronenstrahllithografie für die integrierte Photonik optimiert. Dafür wird der Einfluss der Layout-Definition, der Datenaufbereitung, sowie der Belichtung auf die optische Performance untersucht und optimiert.
Im Rahmen des Projektes soll auch Expertise für die optische Aufbau- und Verbindungstechnik aufgebaut werden. Dazu wurden erste Glasfaser-zu-Chip-Verbindungen mittels 3D-gedruckter Polymerwellenleiter (Photonic Wire Bonds) hergestellt. Die dafür benötigten Maschinen von Vanguard Automation stehen am ZAQuant der Universität Stuttgart und können vom IMS mitgenutzt werden. Das Ziel ist elektronisches und optisches Co-Packaging von integrierten photonischen Schaltungen.
Weitere Informationen finden Sie auf folgender Website: www.quantentechnologien.de/