Das mit 50 Millionen Euro ausgestattete Pilotlinienprojekt SPINS wurde durch die Kofinanzierung des Chips Joint Undertaking (Chips JU) der Europäischen Union sowie der nationalen und regionalen Behörden der teilnehmenden Mitgliedstaaten ermöglicht.
Quantencomputing hat sich zu einem strategisch wichtigen Forschungsfeld entwickelt, dessen wirtschaftliche und gesellschaftliche Bedeutung stetig zunimmt. Die Anwendungsgebiete reichen von Fortschritten in der Wirkstoffforschung und Materialwissenschaft bis hin zu hochsicherer Kommunikation und Navigationssystemen der nächsten Generation.
Allerdings besteht weiterhin eine Lücke zwischen der aktuellen Quantenforschung und herstellbaren Quantenprozessoren, die sinnvolle Quantenanwendungen ermöglichen würden. Die Erhöhung der Anzahl stabiler Qubits (auf bis zu einer Milliarde) ist der Schlüssel zum Bau zuverlässiger und fehlertoleranter Quantencomputer.
Angesichts der technologischen Komplexität, die kryogene Prozesse, hochpräzise Steuerelektronik und hochspezialisierte Fertigungsverfahren umfasst, und der strategischen Bedeutung von Quantenchips hat der EU-Chips-Act sechs komplementäre Quanten-Pilotlinien eingerichtet. Jede dieser Linien konzentriert sich auf eine spezifische Hardwareplattform und treibt gemeinsam die Quantentechnologien in den Bereichen Quantencomputing, -kommunikation und -sensorik voran.
Innerhalb dieses Portfolios ist SPINS die Pilotlinie für halbleiterbasierte Spin-Qubits mit dem Schwerpunkt auf der Bereitstellung von Quantenchips für Quantencomputing-Anwendungen.
Imec koordiniert die Aktivitäten dieser neuen Pilotlinie und leitet das europäische Konsortium mit 25 Partnern. Diese umfassen Forschungseinrichtungen wie Fraunhofer, VTT und CEA-Leti, Unternehmen der Industrie (sowohl Großkonzerne wie Infineon und Siltronic als auch KMU und Startups) sowie akademische Einrichtungen (wie die Technische Universität Delft und die Universität Jyväskylä). Sie bringen komplementäres Wissen und Kompetenzen ein, um den strategischen Rahmen des EU-Chips-Acts in konkrete Maßnahmen umzusetzen.
Zu den ersten Maßnahmen des SPINS-Konsortiums gehört die Optimierung von Prozessen und Designs, um eine solide Grundlage für skalierbare, stabile und leistungsstarke Spin-Qubits auf drei verschiedenen Technologieplattformen zu schaffen: Si/SiGe, Ge/GeSi und SOI. SPINS verfolgt das Ziel, einen Weg von der Entwicklung bis zur Serienfertigung dieser Technologie mithilfe standardisierter Multi-Projekt-Wafer (MPWs) und Quantenprozess-Designkits (PDKs) zu etablieren. Dadurch werden die Markteintrittsbarrieren für Startups und KMU in der Quantenhalbleitertechnologie gesenkt und die Basis für europäische Unternehmen geschaffen, Quantenexpertise von Grund auf aufzubauen.
Kristiaan De Greve, SPINS-Koordinator: „Die Skalierung von Qubits erfordert eine extrem kontrollierbare Umgebung und einen robusten Fertigungsprozess, da Qubits extrem empfindlich auf Umgebungsgeräusche reagieren. Diese Herausforderungen verlangen sowohl die Präzision und Kontrolle, die nur in einer hochmodernen Reinrauminfrastruktur für die Halbleiterfertigung erreicht werden können, als auch den Forschungs- und Innovationsgeist, der notwendig ist, um eine solche Umgebung an diese hochempfindlichen Qubits anzupassen. Bei imec arbeiten wir seit über 40 Jahren kreativ an komplexen Problemen der fortschrittlichen Halbleiterfertigung. Durch die Bündelung der Expertise unserer Partner im europäischen Konsortium auf dieser Quantenpilotlinie werden wir die Entwicklung von Halbleiter-Qubits mit hohem Technologiereifegrad (TRL) beschleunigen und so die Fertigung größerer Quantensysteme in Europa ermöglichen.“
Ergänzende europäische Quantenbemühungen umfassen neben der auf Halbleitern basierenden Pilotlinie Pilotlinien zur Photonik für das Quantenprojekt „P4Q“ (koordiniert von der Universität Twente, Niederlande) – an dem auch imec beteiligt ist –, die Ionenfallen-Qubits „CHAMP-ION“ (koordiniert von SAL, AT), die supraleitenden Qubits „SUPREME“ (koordiniert von VTT, FI), die Diamant-Quantenchips „DIREQT“ (koordiniert vom CNR, IT) und die neutralen Atome „Q PLANET“ (koordiniert von Pasqal, FR).
