Quantencomputing: Skalierbare Elektronik entwickelt

Zwei Nachwuchswissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben patentierte Systeme für eine enorm gesteigerte Datenauslese entwickelt

Collage mit drei Platinen — Essenzielle Hardware: Kryogene Elektronik hält Temperaturen von -273 Grad aus und kann dabei jedes Qubit extrem präzise messen und speichern. (Quelle: ECHo-Experiment, IPE / KIT)

Elektronik für Quantentechnologie muss nahe dem absoluten Nullpunkt (-273,15 Grad Celsius) funktionieren. Denn erst bei diesen Temperaturen werden wichtige Effekte messbar, zum Beispiel die Supraleitung – ein Zustand, in dem Materialien ihren elektrischen Widerstand vollständig verlieren und ohne Verluste Strom leiten können. Eine Herausforderung für Forschende ist allerdings, wie man diese Effekte, die sich in dem tiefgekühlten Raum zeigen, messen, speichern und zeitgleich nach außen übermitteln kann, ohne dass die Ergebnisse verfälscht werden. Das soll die sogenannte kryogene Elektronik ermöglichen.

Patentierte Systeme und ein neues Kryolabor

Zwei Doktoranden ist es am Institut für Prozessdatenverarbeitung und Elektronik (IPE) des KIT gelungen, die Datenübertragung und Kommunikation mit supraleitenden Systemen zu skalieren und damit deutlich leistungsstärker und vielseitiger zu machen.
Nick Karcher hat an supraleitenden Quantensensoren gearbeitet, Richard Gebauer an supraleitenden Qubits. Für ihre Dissertationen haben sie zwei der elf Helmholtz-Promotionspreise des Jahres 2022 erhalten, die im Juli verliehen wurden.
Doktorvater Marc Weber erklärt: „Die Beherrschung von kryogener Elektronik ist ganz klar eine Zukunftstechnologie. Mit diesen herausragenden Arbeiten, die viel Resonanz hervorgerufen haben, hat sich das KIT weltweit eine sehr gute Position gesichert.“ Inzwischen ist auch ein Patent für die in den Dissertationen entwickelten Systeme erteilt worden und am IPE ein Kryolabor entstanden.

iha, 18.08.2023