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Quantencomputing Imec präsentiert ersten Quantenpunkt-Qubit-Chip aus High-NA-EUV-Fertigung

Von Manuel Christa 1 min Lesedauer

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Imec VZW

Das Forschungszentrum Imec hat erstmals ein Quantenpunkt-Qubit-Bauteil mittels High-NA-EUV-Lithografie gefertigt. Die auf dem ITF World präsentierten Strukturen von nur sechs Nanometern markieren einen wichtigen Schritt zur Massenproduktion.

Funktionierendes Qubit-Array mit Abständen zwischen den Plunger- (P) und Barriere- (B) Gates von knapp 6 Nanometern, ermöglicht durch High-NA-EUV-Lithografie. Das Bild zeigt außerdem die Akkumulations- (A) und Einschluss- (C) Gates.(Bild: Imec)
Funktionierendes Qubit-Array mit Abständen zwischen den Plunger- (P) und Barriere- (B) Gates von knapp 6 Nanometern, ermöglicht durch High-NA-EUV-Lithografie. Das Bild zeigt außerdem die Akkumulations- (A) und Einschluss- (C) Gates.
(Bild: Imec)

Quantencomputer benötigen für reale Anwendungen, etwa bei der Simulation chemischer Prozesse oder in der Medikamentenentwicklung, Millionen von fehlerfrei arbeitenden Recheneinheiten. Aktuelle Systeme sind davon noch weit entfernt. Die Industrie setzt bei der Lösung dieses Skalierungsproblems zunehmend auf Silizium-Quantenpunkt-Spin-Qubits. Der große Vorteil dieser Bauteile liegt in ihrer Kompatibilität mit etablierten Fertigungsprozessen der klassischen Halbleiterindustrie.

Imec hat nun auf der Technologiekonferenz ITF World demonstriert, dass sich solche Qubits mit den modernsten Belichtungsverfahren herstellen lassen. „Wir können jahrzehntelange Halbleiterinnovationen nutzen und das gesamte Ökosystem der Siliziumskalierung wiederverwenden, um Quantengeräte über Laborexperimente hinaus zu groß angelegten, herstellbaren Systemen zu entwickeln“, ordnet Sofie Beyne, Projektleiterin und Ingenieurin für Quantenintegration bei Imec, die Bedeutung ein.

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Präzision im Nanometerbereich

Die Herausforderung bei der Produktion liegt in der extremen Miniaturisierung. Die elektronischen Steuerelemente müssen extrem eng beieinanderliegen, damit die Qubits störungsfrei miteinander interagieren können. Dem belgischen Forschungsinstitut ist es gelungen, ein funktionierendes Qubit-Netzwerk zu strukturieren, bei dem die Abstände zwischen den Elektroden nur noch sechs Nanometer betragen. Diese Dichte schafft die theoretische Voraussetzung, um künftig Millionen von Qubits auf einem einzigen Chip unterzubringen.

Schlüssel zu dieser Miniaturisierung ist die High-NA-EUV-Lithografie. „Da die Kopplungsstärke zwischen benachbarten Quantenpunkten exponentiell mit dem Abstand zwischen ihnen zunimmt, müssen wir Abstände von wenigen Nanometern zwischen den Steuerelektroden der Quantenpunkte zuverlässig strukturieren“, erklärt Kristiaan De Greve, Imec Fellow und Programmdirektor für Quantencomputing.

Mit diesem Schritt verlässt die Quantenhardware zunehmend das reine Versuchsstadium. Die Fertigung in standardisierten 300-Millimeter-Halbleiterwerken wird realistischer. Gleichzeitig zeigt sich, dass die High-NA-EUV-Technologie nicht nur für klassische KI-Chips und Speicherbausteine unverzichtbar ist, sondern auch das Fundament für zukünftige Quantencomputer bildet. (mc)

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