Projekt »SPINNING«: Quantencomputer auf Basis von Spin-Qubits in Diamant
Projekt »SPINNING«: Quantencomputer auf Basis von Spin-Qubits in Diamant
Gruppenfoto des SPINNING Projektkonsor: 36 Personen vor dem Haupteingang des Fraunhofer IAF.tium
© Fraunhofer IAF
Am ersten Verbundtreffen von SPINNING am Fraunhofer IAF kam das Projektkonsortium zusammen.

© Fraunhofer IAF

Projektkonsortium

Gebündelte Expertise aus Wissenschaft und Wirtschaft

Im Projekt »SPINNING« arbeiten 14 Partner ergänzt durch 14 assoziierte Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft an einem kompakten, skalierbaren Quantenprozessor, der auf Spin-Qubits in Diamant basiert und sich an herkömmliche Computer anbinden lässt. Alle Beteiligten sind hochaktiv auf dem Gebiet der vorwettbewerblichen Hardware-, Firmware- und Software-Entwicklung.

 

Fraunhofer IAF

Das Freiburger Fraunhofer IAF leitet das »SPINNING«-Konsortium.

Das Institut bringt darüber hinaus seine Expertise in der Epitaxie von extrem reinem Diamant, einschließlich isotopenreinem 12C- sowie isotopenkontrollierten 13C-, 14N- und 15N- und 29Si-Schichten, ein und trägt zur Prozessierung der Quantenregister und Prozessoren bei. 

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Fraunhofer IISB

Das Fraunhofer IISB erforscht die Herstellung von Qubits durch Ionenimplantation und veredelt das Diamantmaterial durch Passivierung der Oberflächen. Hierdurch wird eine hohe Qualität der Farbzentren in Hinblick auf Spin-Kohärenzzeiten und präzise Tiefenpositionierung erreicht. Ergänzend wird durch Charakterisierung und Simulation die Wechselwirkung der Farbzentren mit Bauelementstrukturen optimiert.

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Forschungszentrum Jülich

Das Forschungszentrum Jülich ist mit den Instituten Peter-Grünberg-Institut für Quantenkontrolle (PGI-8) und Peter-Grünberg-Institut für Quantencomputer-Analytik (PGI-12) vertreten. Der Hauptbeitrag zum Projekt »SPINNING« besteht in der Entwicklung von Methoden zur optimalen Quantenkontrolle für den Quantencomputer-Demonstrator.

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Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist eine der Exzellenzuniversitäten Deutschlands. Das KIT zielt auf eine führende Position in der Grundlagenforschung ab und deckt die volle Bandbreite von Grundlagenforschung zu industrienaher Technologieentwicklung ab. Die Gruppen von Herrn Wernsdorfer und Hunger haben langjährige Expertise in Kryogenie Instrumentierung, Spinmanipulation und Festkörperquantenoptik.

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Universität Konstanz

Die Universität Konstanz ist eine der elf Exzellenzuniversitäten in Deutschland. Der Fachbereich Physik in Konstanz verfügt über eine dynamische Forschungsgemeinschaft, die ein hervorragendes Umfeld für die Grundlagenforschung bietet. Der Lehrstuhl Burkard betreibt wissenschaftliche Grundlagenforschung im Bereich der Festkörper-basierten Quanteninformationssysteme.

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Universität Heidelberg

Die Universität Heidelberg wird photonische Resonatoren im »SPINNING«-Projekt entwerfen und herstellen um die optische Kopplung an Spin-basierte Qubits zu ermöglichen. Zudem erfolgt die Kopplung der Resonatoren an integrierte Wellenleiter und die Einbettung in photonische Schaltkreise zur optischen Signalaufbereitung.

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Technische Universität München

Die TUM-Gruppe arbeitet im Rahmen des »SPINNING«-Projekts an der Entwicklung von zwei Schlüsselkomponenten: (i) fasergekoppelte Detektoren für Quantenlicht und (ii) SiV-kompatible deterministische Quantenlichtquellen. Detektoren und Quellen sind modulare, fasergekoppelte Komponenten, die auf Schlüsselwellenlängen für den Null-Phononen-Übergang in SiV- und SnV-Farbzentren abzielen.

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Universität Ulm

Die Universität Ulm wird zum »SPINNING«-Projekt mit dem Design von Hi-Fi-Quantengattern und Algorithmen (Plenio Team) und mit ihrer experimentellen Erwiderung auf Spin-Photon-Quantencomputer (Jelezko Team) beitragen.   

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Diamond Materials

Für die Prozessierung von Spin-basierten Qubits auf Diamantbasis ist es Stand der Technik sehr kleine einkristalline Diamanten zu nutzen. Im Rahmen des Projekts möchte Diamond Materials polykristalline Diamant-Wafern mit monolithisch eingewachsenen Einkristallen entwickeln, um eine waferbasierte Prozesstechnologie zu ermöglichen.

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NVision Imaging Technologies

NVision konzentriert sich auf die Umsetzung von Ideen der Quantentechnologie hin zu bahnbrechenden Produkten und Lösungen für reale Herausforderungen. Im Rahmen des SPINNING-Projekts wird NVIsion ein Quanten-Hardware-Testzentrum (QHTC) entwickeln. Das QHTC wird es den Mitgliedern des Konsortiums ermöglichen, ihre Beiträge in einem voll funktionsfähigen System zu testen und zu optimieren.

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Qinu

Qinu ist Experte für die Erzeugung von kryogenen Umgebungen und unterstützt Kunden aus Industrie und Forschung bei der Realisierung ihrer Quanteninnovationen. Die schlüsselfertigen Tisch-Verdünnungskryostate bieten Milli-Kelvin-Betrieb mit hoher Kühlleistung. Mit ihrer umfangreichen Ausstattung, den schnellen Kühlzeiten und dem kompakten Design bieten die Kryostate von Qinu eine hervorragende Plattform für quanten-technologische Experimente.

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Universität Stuttgart

Die Universität Stuttgart mit seinen Mitarbeitenden aus dem Bereich der Physik und der Elektrotechnik ist die Wiege des Spin-basierten Quantencomputing. Mit dem kürzlich etablierten Zentrum für Angewandte Quantentechnologie, welches weltweit einzigartige Nanostruktur- und Messkapazitäten umfasst, ist es ein wichtiger Knotenpunkt für die experimentelle Entwicklung von skalierbaren Spin-Quantencomputern.

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Quantum Brilliance

Quantum Brilliance ist ein Hersteller von Quantencomputing-Hardware mit Europazentrale in Stuttgart. Das Unternehmen bietet Quantenbeschleuniger aus synthetischen Diamanten in kleinen Formfaktoren, die bei Raumtemperatur arbeiten und keine Kühlung etwa mit flüssigem Helium benötigen, sowie ein Set aus Softwaretools und Applikationen. Im Rahmen von »SPINNING« fungiert Quantum Brilliance als Kommerzialisierungspartner.

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Swabian Instruments

Der Partner Swabian Instruments entwickelt und erforscht ein hoch-integriertes skalierbares Mess- und Kontrollsystem für Festkörper-Defekt-basierte QPUs. Damit steht dem Konsortium eine schlüsselfertige Elektronik für die Ansteuerung und Programmierung des QPU-Demonstrators zur Verfügung.

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Qruise GmbH

Die Qruise GmbH wird dem »SPINNING«-Projekt algorithmische Werkzeuge zur Verfügung stellen, um die Charakterisierung, Steuerung und (Re-)Kalibrierung der »SPINNING«-Demonstratorplattform signifikant zu automatisieren und zu beschleunigen. Hinzu kommt ein digitaler Zwilling für diese Plattform. Zudem wird Qruise eine Software bereitstellen, die für einen privaten oder öffentlichen Quanten-Cloud-Zugang zu den »SPINNING«-QPUs notwendig ist.

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»SPINNING« wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF im Rahmen des Programms »Quantentechnologien – von den Grundlagen zum Markt« gefördert (Förderkennzeichen: 13N16209).