de.wedoany.com-Bericht: Das EU-Chip-Konsortium (Chips Joint Undertaking, Chips JU) startet Q-PLANET (Quantum Chip Stability Pilot Line), ein Projekt mit einem Budget von 50 Millionen Euro (ca. 57,2 Millionen US-Dollar), das sich der Herstellung industrieller Komponenten für neutrale Atom-Quantencomputing-, Sensor- und Kommunikationsplattformen widmet. Das Projekt wird vom Hardware-Entwickler Pasqal koordiniert und vereint 28 Forschungs- und Technologieorganisationen (RTOs), akademische Einrichtungen und Industriepartner aus 11 EU-Mitgliedstaaten, um ein paneuropäisches Fertigungsrückgrat aufzubauen.
Das Projekt basiert auf einer sechsjährigen Rahmenkooperationsvereinbarung und zielt darauf ab, die Skalierbarkeitsengpässe aktueller Quantenprozessoren durch die Etablierung standardisierter, reproduzierbarer Halbleiterdesign- und Montageprozesse zu lösen. Der Übergang neutraler Atom-Quantenhardware von kundenspezifischer Laborassemblierung zur Serienproduktion wird durch das Fehlen standardisierter Fertigungsregelkreise und Systemkalibrierungsbaselines behindert. Q-PLANET hat die Aufgabe, diese operationelle Lücke durch das Design, die Fertigung und die Verifikation chipbasierter Hardwaresubsysteme zu schließen.
In der ersten Phase von drei Jahren wird das Konsortium drei Kernproduktkategorien optimieren. Bei den On-Chip-Lasersystemen werden integrierte Laserquellen und Verstärker gefertigt, die bei vier kritischen Wellenlängen – 461 nm, 698 nm, 795 nm und 1013 nm – arbeiten. Diese Wellenlängen sind für das Fallenmanagement, die Kühlung und das Auslesen von Quantenzuständen neutraler Atom-Qubits (wie Strontium und Ytterbium) erforderlich. Bei den fortschrittlichen Atomchips werden mikrostrukturierte planare Chips für die atomare Einschließung entwickelt, um den Platzbedarf und die Leistungsaufnahme skalierbarer Quantenverarbeitungseinheiten (QPU) zu reduzieren. Bei den mikrostrukturierten Dampfzellen werden miniaturisierte Chip-Level-Gaszellen mit internen Elektroden und relaxationshemmenden Beschichtungen entwickelt, um Atomuhren, Quantenspeicher und Rydberg-basierte elektromagnetische Feldsensoren zu unterstützen.
Um die Markteintrittsbarrieren für Start-ups und kleine und mittlere Unternehmen (KMU) zu senken, wird Q-PLANET diese Mikrostrukturierungsprozesse in offene, standardisierte Prozess-Design-Kits (PDK) und Assembly-Design-Kits (ADK) formalisieren. Diese Kits bieten Hardware-Ingenieuren vorvalidierte Komponentenlayouts und automatisierte Montagerichtlinien und entkoppeln das Hardware-Design von kundenspezifischen Reinraum-Arbeiten. Das Konsortium verteilt die Verantwortlichkeiten für Halbleiter-Foundry, Software-Integration und Verpackung auf spezialisierte Zentren. Bei den Siliziumnitrid (SiN)-Foundries nutzt die Technische Universität Dänemark (DTU) ihre Reinraum-Infrastruktur als Foundry für passive optische Komponenten in den 461-nm- und 795-nm-Bändern; das VTT Technical Research Centre of Finland betreibt die Foundry- und Testlinie für 1013-nm-SiN-Bauelemente und leitet das Arbeitspaket für aktive Chip-zu-Faser-Pigtailing und Verpackung. Bei den III-V-Halbleiter-Fabriken verwalten TopGaN und das Institut für Hochdruckphysik der Polnischen Akademie der Wissenschaften (Unipress) das Design, die Wafer-Charakterisierung und die Verarbeitung von Galliumnitrid-Emittern für die 461-nm-Blaulaserlinie; III-V Lab bietet paralleles Design und Foundry-Unterstützung für die 795-nm- und 1013-nm-Architekturen. Bei der Steuerungs-Middleware und API baut iQrypto auf seinem Software-Stack eine standardisierte Linux-API und eine universelle Middleware-Schicht auf, die den Benutzern eine einheitliche Softwareschnittstelle zur interaktiven Steuerung der Hochgeschwindigkeits-Elektronenmodulatoren und FPGA-gesteuerten Pulscontroller der Quantenkomponenten bietet. Bei der metrologischen Verifikation ist das Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRiM) für Rausch- und Linienbreiten-Verifikationstests bei allen vier Zielwellenlängen verantwortlich und nutzt schmale optische Filter und metrologische Uhren, um die Leistungsgrenzen physikalischer Qubits zu zertifizieren.
Die integrierten Komponenten werden auf aktiven Testplattformen systemvalidiert, darunter Pasqals kommerzielle neutrale Atom-QPU, das QRydDemo-Demonstrationssystem der Universität Stuttgart und die Quantenspeicherknoten von Welinq. Durch die Bewertung von Energieverbrauchskennzahlen und Architekturleistung zielt das Projekt darauf ab, die Zielhardware von Technology Readiness Level 4 (TRL 4) auf das industriell validierte TRL 6 zu heben.
