Wir erarbeiten eine Lösung für das Skalierungsproblem von Quantencomputern basierend auf NV-Zentren in Diamant. Damit treffen wir einschlägige Vorbereitungen für den Technologietransfer hin zu Anwendungsfällen in Quantencomputing sowie Farbzentren in Diamant und Quantensensing.

Mit FÖNIQS fokussieren wir uns auf ein zentrales Entwicklungsproblem: Quantencomputer basierend auf NV-Zentren in Diamant können nicht erfolgreich skaliert werden. Herkömmliche Methoden sind nicht präzise genug, um Dipol-Dipol-gekoppelte NV-Zentren herzustellen. Unter Einsatz von IP aus dem Vorgängerprojekt StarQ, eigens-entwickelten Prozessen und neuartiger Infrastruktur wollen wir eine erfolgreiche Kopplung und Skalierung demonstrieren. Das Ziel ist, die Entwicklung von Technologien und Methoden zur Herstellung von skalierten Quantencomputern >8 Qubits basierend auf NV-Zentren in Diamant. Damit fördern wir den Technologietransfer, die Erarbeitung konkreter Anwendungsfälle und lösen zentrale Probleme in der Material- und Quantencomputer-Herstellung.

Motivation

Quantencomputer basierend auf NV-Zentren in Diamant kommen als Festkörpersystem ohne komplexe Vakuum- und Kryotechnik aus, das heißt, sie funktionieren bei Raumtemperatur. Bisher können solche Quantencomputer wegen geringer Qubit-Zahlen keine großen Rechenoperationen durchführen. Wir wollen NV-Zentren in Diamant erfolgreich skalieren und somit die Qubit-Zahl erhöhen. Unser konkretes Ziel: Die Erarbeitung von Technologien zur Herstellung von Clustern aus Dipol-Dipol-gekoppelten NV-Zentren mit hohen Kohärenzzeiten für die Ermöglichung von kompakten Quantencomputer mit >8 Qubits bei Raumtemperatur.

Herausforderung

Die deterministische Herstellung von oberflächlichen, Dipol-Dipol gekoppelten NV-Zentren in Diamant mit hoher Ausbeute ist ein technologisches Problem, für das bisher noch keine praktische Lösung demonstriert wurde. Die relevanten Herstellungsprozesse können nur mit Wahrscheinlichkeiten beschrieben werden, welche für die Kopplung von mehreren NV-Zentren nicht präzise genug sind.

Mit FÖNIQS nutzten wir zwei zentrale Ergebnisse aus dem Vorgängerprojekt StarQ. Zum einen, setzen wir einen zum Patent angemeldet Prozess für die Herstellung von NV-Zentren in Diamant ein, und entwickelt diesen zeitgleich weiter. Zum anderen, erweitern wir eine von StarQ zum Patent angemeldete Vorrichtung zur Ozonbehandlung von Diamant. Insgesamt setzen wir eigens entwickelte Prozesse mit hohen Wahrscheinlichkeiten zur Erzeugung von erfolgreichen Kopplungen ein und nutzen einmalig neuartige Fabrikations– und Charakterisierungsanlagen, um eine erfolgreiche Skalierung zu demonstrieren.

Impact

Mit FÖNIQS bringen wir zwei zentrale Projektergebnisse aus dem Vorgängerprojekt StarQ näher zur Verwertungsreife. Das ist ein entscheidender Schritt für den industriellen Transfer und den Einsatz in konkreten Anwendungsfällen in Quantencomputing sowie Farbzentren in Diamant und Quantensensing. Von unseren Ergebnissen profitieren alle Akteure im QC-Okösystem, da wir zentrale Probleme für Material- und Quantencomputerhersteller lösen.