Diatope, das Startup hinter unserem Spin-enabling-Projekt DiaQ, hat uns heute die erste Diamanten aus ihrer Fertigungslinie in Ulm übergeben: hochreine Diamanten mit einer circa 100-nm-Schicht aus 99,99-prozentig mit 12C-angereichertem Diamant und einen Diamanten mit einer Schicht aus 99-prozentig mit 13C angereichertem Diamant. Es ist Diatopes erste Hardware-Lieferung im Rahmen der DLR QCI – und die erste Hardware-Lieferung des Startups überhaupt. Damit hat Diatope einen ersten wichtigen Meilenstein für das Projekt DiaQ erreicht. Und es zeigt, dass es auf einem guten Weg ist, bis Projektende Spezialdiamanten für Quantenanwendungen industriell herzustellen und so eine Versorgungslücke im NV-Zentren-Ökosystem zu schließen: hochreine Qubit-Diamanten mit einem garantierten Qualitätsstandard, entwickelt und hergestellt in Deutschland.
Hochreine Diamantschichten für viele Quantentechnologien
Diatopes Diamanten sind unscheinbare, nur wenige Quadratmillimeter große Plättchen aus transparentem Material. Aber sie sind ein wichtiger Baustein für eine ganze Reihe von zukunftsträchtigen Quantentechnologien: Auf einer dünnen Diamantschicht, die als Träger und Abschirmung gegen äußere Einflüsse dient, wachst Diatope in ihrem Reaktor eine weitere hochreine, nur 100 nm dünne, mit Kohlenstoff-Isotopen angereicherte Diamantschicht auf: 12C für die Erzeugung von Schichten mit magnetischem Vakuum und 13C-Schichten für die gezielte Implantation von Qubits (die 13C-Schichten haben Kernspins, die zusammen mit den NV-Zentren als Qubit-Register fungieren).
Diatope steuert durch die Schichtdicken und Isotopenart die Sandwich-Strukturen, die jeweils für die unterschiedlichen Anwendungen im Quantencomputing und in der Quantensensorik nötig sind.
Industrialisierung einer wissenschaftlichen Idee
Das Knowhow dazu haben die drei Diatope-Gründer Christoph Findler, Johannes Lang und Christian Osterkamp im Institut für Quantenoptik der Universität Ulm erarbeitet und als Spin-off auf den Markt gebracht. Mit dem Auftrag der DLR QCI für die Entwicklung des Spin-enabling-Projekts DiaQ wird Diatope eine auf NV-Zentren spezialiserte Fertigungsanlage aufbauen und einen optimierten Fertigungsprozess entwickeln, mit dem hochwertige Quantum-grade- und Qubit-Diamanten mit gleichbleibender Qualität hergestellt werden können. Damit sind Diatope mit DiaQ auch ein Beispiel dafür, wie in der DLR QCI die Industrialisierung einer wissenschaftlichen Idee gelingt.
Die Nachfrage nach Qubit-Diamanten wächst durch ihre vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten, zum Beispiel in der Quantensensorik, im Quantencomputing oder zukünftig als Einzelphotonenemitter. Mit der ersten Hardware-Lieferung hat Diatope einen bedeutsamen Entwicklungsschritt für das Projekt DiaQ erreicht. In den nächsten Meilensteinen wird es nun aber um die weitere Verfeinerung und Präzisierung des Herstellungsprozesses gehen, um die Qubit-Diamanten schließlich via Kopplung fürs Quantencomputing nutzbar zu machen – und den Vorgang zuletzt industriell reproduzierbar zu machen.
Erst dann hat DiaQ eines seiner wichtigsten Ziel erreicht: die Versorgungslücke für hochwertige Diamantqubits für das ganze NV-Zentren-Ökosystem zu schließen. So nutzen allein im DLR QCI-Ökosystem die zwei Quantencomputer-Hersteller SaxonQ | SuNQC und XeedQ | XQi, der Hardware-Hersteller Advanced Quantum | SQuAP & KompaQD und unsere Forschungsprojekt StarQ NV-Zentren in Diamant. Sobald die NV-Zentren-Ansätze industriell skalieren sollen, muss die Versorgungslage mit den notwendigen Rohstoffen und Bausteinen sichergestellt sein – oft sind das hochspezialisierte Produkte, die von nur sehr wenigen, oder nur einzelnen Herstellern weitweit bereitgestellt werden. Um sich zukunftssicher aufzustellen, sind weitere Fertigungsorte für einen souveränen Technologiezugriff notwendig – den stellen wir mit Projekten wie Diatope sicher.
Diatope
Diatope wurde im Jahr 2021 gegründet und ist ein Spin-off aus dem Institut für Quantenoptik der Universität Ulm. Das Start-up entwickelt hochreine Diamantschichten für Anwendungen in den Quantentechnologien. Diatope setzt auf die kontrollierte Herstellung atomare Defekte in diesen synthetischen Diamanten. Sie werden mit komplexen Verfahren in speziellen Vakuumanlagen realisiert. Der Fokus von Diatope liegt auf der Optimierung der Quanteneigenschaften dieser Defekte für die Verwendung in der Sensorik sowie in der Quantencomputer-Industrie.
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