SIGNAL

Motivation

Der Weg hin zu praktisch nutzbaren Quantencomputern (QC) bedingt der signifikanten Erhöhung der Anzahl gekoppelter bzw, verschränkter Quantenbits (Qubits). In QC auf Basis supraleitender (sl.) Schaltungen skaliert die Anzahl notwendiger Hochfrequenz-Adress- und Ausleseleitungen mit der Qubit-Anzahl und limitiert diese so. Die Erfor-schung geeigneter skalierbarer Schnittstellen zwischen Raumtemperatur und kryogener Umgebung bei wenigen mK ist essenziell, um die wachsende Qubit-Anzahl zukünftiger QC adressieren zu können.

Ziele und Vorgehen

Ziel des Projektes ist die Entwicklung von skalierbaren Schnittstellen, die eine kompakte Bauform, geringen Wärmeeintrag und Rauschen sowie eine hohe Signalbandbreite für die präzise Steuerung und Auslese der Qubits ermöglichen. Wir werden dafür Techno-logien aus der optischen Kommunikation, speziell optische Fasern, sowie kryogene elektro-optische Modulatoren nutzen und weiterentwickeln, um hohe Signal-Bandbreiten zu ermöglichen. Angepasste Ansteuer- und Ausleseschaltungen auf Basis energie-armer sl. Digitalelektronik fungieren hierbei als direktes Bindeglied zu den Qubits, um deren quantenmechanische Funktionsfähigkeit zu gewährleisten und durch deren enge Integration eine hohe Skalierbarkeit zu ermöglichen.

Innovation und Perspektiven

Neben der Weiterentwicklung der Leistungsparameter und Schaltungskonzepte der Qubits, stellen Schnittstellen und Interfaceschaltungen die wahrscheinlich bedeutendste Herausforderung für die Skalierbarkeit der Systeme dar. Erst die Kombination sl. Quantentechnologien mit photonischen Lösungen ermöglichen innovative Konzepte, um diese Limitierungen zu überwinden. Darüber hinaus erlauben sie z.B. die Auslese sehr großer kryogener Detektor-Arrays oder Anwendungen im neuromorphen Computing.