Tieftemperaturelektronik für Quantencomputer - CryoDot -

In diesem Projekt erforscht die TU Braunschweig gemeinsam mit den Taiwanesischen Partnern hochintegrierte System-on-Chip zur Steuerung und Readout der Ge-Quantum-Dot (QD) Ladungs-basierte Qubits. Dabei die Aufgabenverteilung ist folgende: Prof. Pei-Wen Li (Taiwan) erforscht Ge-QD Qubits, arbeitet am System und Demonstrator Prof. Chiennan Kuo (Taiwan) erforscht integrierte Transceiver für RF Reflectometry Readout während wir an der TU Braunschweig an zwei Themen arbeiten: a) am hochintegrierten System-on-Chip (SoC) für die Erzeugung der Steuersignale für Ge-QD Qubits; b) ultra-low-noise lock-in basierter Hochvolt Transimpedanzverstärker für Readout. Beide Taiwanesischen Partner forschen an der National Yang Ming Chiao Tung University (NYCU) in Taiwan entwickelt werden. Die erforschten Qubits haben einen entscheidenden Vorteil, dass sich bei deutlich höheren Temperaturen als herkömmliche Si-QD-Qubits betrieben werden können. Wenn man die Qubits nicht im Milli-Kelvin, sondern im Bereich 4K betreiben kann, dies eröffnet Möglichkeiten die Elektronik in 4K Stufe zu platzieren und gemeinsam mit Si-QD zu integrierten, was eine sehr hohe Skalierbarkeit ermöglicht. Die Implementierung der Ge-QD-Qubits an der NYCU basiert auf einer ausgeklügelten Kombination aus selbstorganisierten, selbstassemblierenden Ge-QD/Si-Barrieren mit selbstjustierenden Elektroden unter Verwendung der CMOS-Fertigungstechnologie. Dies ermöglicht den Betrieb von Ge-QD-Qubits und Einzel-Loch-Transistoren (SHTs) bei Temperaturen über 10 K. Die Ge-QD-Qubit-Chips der NYCU werden in einem hybriden Ansatz mit einem hochintegrierten SoC für die Steuerung (TUBS) kombiniert, das als Arbitrary Waveform Generator (AWG) fungiert. Zudem wird ein hochspannungsfähiger, rauscharmer Transimpedanzverstärker integriert, der von uns (TUBS) in diesem Projekt entwickelt wird, sowie ein skalierbarer, kryogener RF-Empfänger zur Reflectometry-basierten Auslesung, der vom NCYU-Team in Taiwan entworfen wird.