Das Joint Lab Halbleiterbasiertes Quantencomputing wurde im Jahr 2024 zusammen mit der RWTH Aachen sowie dem Forschungszentrum Jülich (FZ Jülich) gegründet und ist der nächste Schritt um eine akademische und technologische Zusammenarbeit zu fördern. Nach einer schon langjährig andauernden Partnerschaft konzentriert sich das Joint Lab auf Aktivitäten im Bereich skalierbarer Quantencomputerarchitekturen und der Verbesserung spinbasierter Qubit- und Multi-Qubit-Operationen.
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Im Rahmen laufender Drittmittelprojekte konzentriert sich die Materialforschung, insbesondere im Bereich der Gruppe-IV-Halbleiter (SiGe), auf die Entwicklung einer etablierten Prozesslinie für quantenmechanische Bauelemente. Dazu wird am IHP die notwendige Infrastruktur zur Herstellung und Charakterisierung von Quantenbauelementen aufgebaut. Eine eigens installierte Chemischer Gasphasenabscheidung (CVD) Anlage ermöglicht das Wachstum von isotopenreinen SiGe Quantenstrukturen. Erste prozessierte Templates von Silizium-Quantentöpfen wurden bereits erfolgreich getestet. Im Magneto-Transport-Labor des IHP, das die Charakterisierung bei Temperaturen nahe Null Kelvin und großen Magnetfeldern ermöglicht, wurden Testbauelemente charakterisiert, die erstklassige Ladungsträgermobilitäten aufweisen und die hohe Qualität der am IHP hergestellten Quantentöpfe widerspiegeln.
Die Forschungsschwerpunkte des Joint Labs sind:
- Entwicklung der SiGe Heterostruktur zur Verbesserung der Materialparameter, wie valley splitting und percolation threshold, und deren lokale Variation.
- Entwicklung skalierbare Quantencomputerarchitekturen mit spinbasierten Qubit- und Multi-Qubit-Operationen.
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Diese Forschung wurde gefördert durch
- die Leibniz-Gemeinschaft im Projekt "High-Definition Crystalline Silicon-Germanium structures for Quantum Circuits" (SiGeQuant, Project No. K124/2018),
- die Europäische Union und ihrem Horizon 2020 Rahmenprogramm (Grant No. FETFLAG-05-2020) als Teil des Projekts „Quantum Large Scale Integration in Silicon“ (QLSI, Grant No. 951852),
- und das Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen des Projekts „Halbleiter-Quantenprozessor mit shuttlingbasierter skalierbarer Architektur“ (QUASAR, FKZ-Förderung Nr. 13N15654).
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Publikationen >> hier klicken <<
- Local Laser-Induced Solid-Phase Recrystallization of Phosphorus-Implanted Si/SiGe Heterostructures for Contacts Below 4.2 K; M. Neul, I.V. Sprave, L.K. Diebel, L.G. Zinkl, F. Fuchs, Y. Yamamoto, C. Vedder, D. Bougeard, L.R. Schreiber; Physical Review Materials (2024)
- 200 mm Wafer Level Characterization at 2K of Si/SiGe Field-Effect Transistors; N.D. Komerički, P. Muster, F. Reichmann, T. Huckemann, D. Kaufmann, Y. Yamamoto, M. Lisker, W. Langheinrich, L.R. Schreiber, H. Bluhm, R. Quay; ECS Transactions (2024)
- Advancing Si Spin Qubit Research: Process Integration of Hall Bar FETs on Si/SiGe in a 200mm BiCMOS Pilot Line; F. Reichmann, A. Mistroni, Y. Yamamoto, P. Kulse, St. Marschmeyer, D. Wolansky, O. Fursenko, M.H. Zoellner, G. Capellini, L. Diebel, D. Bougeard, M. Lisker; ECS Transactions (2024)
- Fabrication of Gate Electrodes for Scalable Quantum Computing using CMOS Industry Compatible E-Beam Lithography and Numerical Simulation of the Resulting Quantum Device; V. Brackmann, M. Neul, M. Friedrich, W. Langheinrich, M. Simon, S. Pregl, A. Demmler, N. Hanisch, M. Lederer, K. Zimmermann, J. Klos, F. Reichmann, Y. Yamamoto, M. Wislicenus, C. Dahl, L. Schreiber, H. Bluhm, B. Lilienthal-Uhlig; Proc. 38th Mask and Lithography Conference (ELMC 2023), 12802, 128020F (2023)
- Lattice Deformation at the Submicron Scale: X-Ray Nanobeam Measurements of Elastic Strain in Electron Shuttling Devices2024/279a; C. Corley-Wiciak, M.H. Zoellner, I. Zaitsev, K. Anand, E. Zatterin, Y. Yamamoto, A.A. Corley-Wiciak, F. Reichmann, W. Langheinrich, L.R. Schreiber, C.L. Manganelli, M. Virgilio, C. Richter, G. Capellini; Physical Review Applied (2023)
- Nanoscale Mapping of the 3D Strain Tensor in a Germanium Quantum Well Hosting a Functional Spin Qubit Device; C. Corley-Wiciak, C. Richter, M.H. Zoellner, I. Zaitev, C.L. Manganelli, E. Zatterin, T.U. Schülli, A.A. Corley-Wiciak, J. Katzer, F. Reichmann, W.M. Klesse, N.W. Hendrickx, A. Sammak, M. Veldhorst, G. Scappucci, M. Virgilio, G. Capellini; ACS Applied Materials & Interfaces (2022)
- Role of Critical Thickness in SiGe/Si/SiGe Heterostructure Design for Qubits; Y. Liu, K.-P. Gradwohl, C.-H. Lu, T. Remmele, Y. Yamamoto, M.H. Zoellner, T. Schroeder, T. Boeck, H. Amari, C. Richter, M. Albrecht; Journal of Applied Physics (2022)
- Local Laser-Induced Solid-Phase Recrystallization of Phosphorus-Implanted Si/SiGe Heterostructures for Contacts Below 4.2 K; M. Neul, I.V. Sprave, L.K. Diebel, L.G. Zinkl, F. Fuchs, Y. Yamamoto, C. Vedder, D. Bougeard, L.R. Schreiber; Physical Review Materials (2024)
