Aufbau der Demonstratoren - im Verbundprojekt: Wettbewerbsfähiger deutscher Quantenrechner (CoGeQ)

Abstract

Das Ziel des Gesamtverbunds CoGeQ bestand darin, einen mobilen gatterbasierten Quantenprozessor auf Basis von NV-Zentren in Diamant zu demonstrieren. Im hier beschriebenen Teilprojekt „Aufbau der Demonstratoren“ wurden die Komponenten dieses hochintegrierten hybriden Systems entwickelt und funktionsfähige Demonstratoren gefertigt.

Dazu wurden die Themenfelder „Erforschung von kompakten, robusten Technologien für die Integration von Diamantchips“, „Einführung von Interposerchips“, „Integration von optischen Fasern für die optische Anregung“ und „Realisierung effizienter elektrischer Verbindungen“ bearbeitet.

Dies umfasste im Detail die Herstellung von Siliziuminterposern für die effiziente Montage des Diamantchips und die Halterung der optischen Faser, wofür Schichtstapel aus Diamantchip und Siliziuminterposer basierend auf der Flip-Chipmontage mit Gold-Studbumps und einer Ti-Au-Metallisierung, das hochpräzise Fügung des Chipstapels mit Toleranzen <5 µm, die Integration von optischen Fasern mit einer effizienten Faser-Chip-Kopplung sowie die Untersuchung der Funktionalität der gefertigten Demonstratoren auf Basis von ODMR-Messungen bearbeitet wurden. Darüber hinaus wurde keramische LTCC-basierte Leiterkarten (low-temperature-cofired ceramics) erforscht, Mikromagnete in Silizuminterposerchips auf der Basis des PowderMEMS®-Verfahren hergestellt, mit denen ein Biasmagnetfeld erzeugt werden kann und die erweiterten Sensorfunktionalität des Interposerchips untersucht, die sowohl Temperatursensoren als auch Magnetfeldsensoren zur Bestimmung der Stärke und der -richtung eines BIAS-Magnetfelds oder parasitären Magnetfelds umfassten. In der Kooperation als assoziierter Partner im QuantERA-Projekt MAESTRO wurde bei der Herstellung von Demonstratoren unterstützt.