Kvantecomputere bliver bærbare

Sammen med universitetet i Innsbruck, ETH Zürich og Interactive Fully Electrical Vehicles SRL, Infineon Austria forsker i specifikke spørgsmål om kommerciel brug af kvantecomputere. Med nye innovationer inden for design og fremstilling, partnerne fra universiteter og industri ønsker at udvikle overkommelige komponenter til kvantecomputere.

Ionfælder har vist sig at være en meget succesrig teknologi til kontrol og manipulation af kvantepartikler. I dag, de udgør hjertet af de første operationelle kvantecomputere og, sammen med superledende kvantebits, betragtes som den mest lovende teknologi til konstruktion af kommercielle kvantecomputere. Siden sidste år, ingeniører og forskere har i fællesskab undersøgt, hvordan ionfælder kan bygges ved hjælp af halvlederproduktionsteknologier, og hvilke kvantechiparkitekturer især drager fordel af den øgede præcision og skalerbarhed af moderne halvlederfremstilling i samarbejdet mellem Infineon Technologies Austria og forskningspartnerne University of Innsbruck, ETH Zürich og Interactive Fully Electrical Vehicles SRL fra Italien, finansieret af EU som en del af Horizon 2020 -projektet PIEDMONS. Ud over, forskningspartnerne ønsker at finde ud af, om ionfælder også kan betjenes ved stuetemperatur takket være innovativ fældegeometri. Forskerne sigter mod at producere mere robuste kvantesystemer og miniaturisere hele systemet ved at integrere den nødvendige elektronik on-chip. On-chip betyder, at den nyudviklede elektronik er integreret direkte ved siden af ​​kvantesystemet-i laboratoriet fylder de i øjeblikket meget plads ved siden af ​​det eksperimentelle setup. Visionen er at gøre kvantecomputere bærbare for første gang.

Ung forsker med en visionær doktorafhandling

I sin doktorafhandling, Silke Auchter forsker i ionfælder. Disse ionfælder skal videreudvikles ved hjælp af halvlederfremstillingsteknologier. På denne måde, fælderne kan produceres meget ensartet og præcist og lettere kombineres med miniaturiseret elektronik og optik. Ud over, mere komplekse og omfattende fældekoncepter, der er robuste mod ekstern interferens, kan implementeres. Ionerne bruges som kvantebits, de kvantemekaniske modstykker til bitene i konventionelle computere. Forskere fanger ioner i laboratoriet i et elektromagnetisk felt, hvis nøjagtige form bestemmes af ionfældens struktur. Mikrofabricerede fælder har endnu ikke haft et optimalt greb om ionerne. Hvis det er muligt at konstruere disse kvantechips på en sådan måde, at ionerne forbliver mere stabile, dette vil hjælpe kvanteforskere i Innsbruck og Zürich i deres søgen efter større kvanteregistre og mere komplekse kvantealgoritmer.

Ud over, robuste kvantetilstande er påkrævet til brug uden for laboratorieforhold, dvs. ved stuetemperatur og i sidste ende endda mobil. Med de første kvantechip -prototyper, udviklet i MEMS -afdelingen i Villach, eksperimenter af Silke Auchter udføres allerede. Auchter er ph.d. studerende på Infineon og er under opsyn af Rainer Blatt, en internationalt kendt kvantefysiker, ved Institut for Eksperimentel Fysik ved University of Innsbruck, Østrig. Målet med hendes forskning er at producere en mikrofabrikeret ionfælde, hvor ionerne er fanget stabilt ved stuetemperatur. På nuværende tidspunkt, prototyperne på kvantecomputere skal stadig afkøles grundigt, hvilket er en stor hindring for den industrielle produktion af kvantecomputere. I hendes eksperimenter, Silke Auchter forsøger derfor at fange ioner så effektivt, at kvantechips også fungerer ved stuetemperatur, og der kan bygges endnu mere komplekse chiparkitekturer.