PLASMOX

Motivation

Supraleitende Quantenbauelemente (Qubits) sind vielversprechend für die Realisierung von skalierbaren QPUs (Quantum Processing Units). Zentrales Element sind Josephson Junctions (JJ), die auf quantenmechanischen Tunneleffekten beruhen. Derzeit kommen weitgehend Aluminium-basierte JJs zur Anwendung. Allerdings erfüllen sie nicht alle Erwartungen bezüglich Stabilität und Reproduzierbarkeit. Defekte im Tunneloxid führen zu drastischen Einbrüchen der Lebensdauer einzelner Qubits und haben starken Einfluss auf die Rechenleistung. Außerdem führen Technologieschwankungen zu einer geringen Ausbeute verwendbarer Qubits, was bei der Skalierung auf große QPUs ein Problem darstellt.

Ziele und Vorgehen

Ziel des Verbundprojekts ist die Integration fertigungstauglicher Mikrowellen Plasma-Prozesse zur Herstellung innovativer, supraleitender Qubit-Bauelemente. Die Kombination von Plasma-Prozessen mit RTP (Rapid Thermal Processing) verspricht wesentliche Verbesserungen bezüglich Qualität und Zuverlässigkeit der Tunneloxide, sowie der Passivierung von Oberflächen zur Vermeidung von Randeffekten und „Two-Level States (TLS)“. Die Reaktivität der im Plasma erzeugten Radikale ermöglicht darüber hinaus eine zielgenaue Oxidation von supraleitenden Nitriden, wie z.B. TiN und TaN, mit denen stabilere JJs realisiert werden.

Innovation und Perspektiven

Das im Vorhaben PLASMOX beschriebene Konzept verbessert die Kopplung vieler Qubits und erhöht in Zukunft die Rechenkapazität von Quantencomputern. Für die Technologie-Souveränität von Europa auf diesem Gebiet ist dies von ausschlaggebender Bedeutung. Neben der Applikation für Quantencomputer können die Ergebnisse zur Verbesserung von Quantensensoren, wie z.B. SQUIDS (Superconducting Quantum Interference Devices) beitragen.