Quantum Solutions

MEMS-Prozesse für Quantencomputing und Quantensensorik: Wir verschieben die Grenzen der konventionellen Quantentechnologien!

Die Herausforderung


Die Entwicklung von Quantentechnologien ermöglicht es, die Leistungsfähigkeit bestehender Computer- und Sensorsysteme weit zu übertreffen. Disziplinen wie die Medizin oder die Logistik sind nur einige von vielen möglichen Anwendungsbereichen, die von den weitreichenden positiven Auswirkungen der Quantentechnologien profitieren können. Obwohl es bisher eine Vielzahl von Ansätzen für das Quantencomputing gibt, sind nur wenige von ihnen über Laboraufbauten hinausgegangen. Um zahlreiche stabile QuBit-Zustände in einem Quantencomputersystem zu erreichen, sind hohe Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen erforderlich, um z. B. robuste und zuverlässige mechanische Teile, Verfahren und belastbare Algorithmen bereitzustellen.

Gerade wegen dieser großen Herausforderungen wollen wir neue MEMS-Lösungen entwickeln, um die Zukunft des Quantencomputers und der Quantensensorik zu gestalten! Als eines der führenden Institute in Europa für angewandte Forschung in der MEMS-Entwicklung und -Verarbeitung bieten wir Ihnen dazu unsere Unterstützung an.

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Supercomputer

Unser Beitrag

 

Das Fraunhofer ISIT bietet im eigenen Reinraum zahlreiche mikrotechnische Prozesse auf 8"-Wafer-Ebene (Si, Glasquarz) an, mit denen verschiedene Anwendungen wie hermetisch dichte Mikroaktoren für Laserlichtmanipulation und Spektroskopie sowie Sensoren für die Messung schwacher Magnetfelder realisiert werden können. Einige dieser Prozesse werden für die Realisierung grundlegender Teile von Quantencomputern oder für die Quantensensorik eingesetzt, wie z. B. die hermetische Vakuumverkapselung von Ionenfallen (einschließlich elektrischer Durchführungen durch Si oder Glas) oder bewegliche Interferometerteile zur Unterdrückung parasitärer Schwingungen.

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Unsere Anwendungsbeispiele

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Au-beschichtete konkave Spiegel auf Glaswafer.

Multifunktionale hermetische Versiegelung mit kombinierten Glas/Si-Gehäusen

Die patentierte 3D-Glasformungstechnologie des ISIT ermöglicht die Herstellung verschiedener optischer Komponenten wie Linsen, Spiegel, Prismen usw. in Verbindung mit einer hermetischen optischen Verpackung und einer Getterintegration zur Erzielung und Aufrechterhaltung eines hohen Vakuums.

Technologien für: Photonische Schaltungen, optische Signalmanipulation für Quantensensorik (Gravimetrie, Spektroskopie); optische (Glas in Si) oder elektrische (Metall in Glas) Durchführungen für Ionenfallen.

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2D-Resonanzspiegel mit hermetischer Glaskuppel auf Si-Wafer.

Lichtmanipulation durch resonante & quasistatische MEMS-Spiegel

Zusätzlich zu unserer langjährig erprobten Resonanzspiegeltechnologie erweitert unser neues Piezoaktordesign und -technologie den Anwendungsbereich erheblich.

Neben Kippbewegungen können mit dieser Vier-Elektroden/Aktor-Architektur auch translatorische oder gemischte Spiegelbewegungen präzise ausgeführt werden, entweder im Open- oder Closed-Loop-Betrieb durch sehr genaue optische oder piezoelektrische Positionserfassung.

Technologien für: Multi-Atom-Anregung / Manipulation oder diverse Laserkühlung, zum Beispiel in Ionenfallen oder supraleitenden Einheiten.

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Optischer Bankchip mit Au/Sn-Lötflächen; Chipgröße: 6,8 mm x 7 mm x 0,7 mm.

Miniaturisierte gepulste RGB-Laserquellen

Auf der Grundlage unserer MEMS-Wafer-Prozesse haben wir eine modulare Glas-/Silizium-Packaging-Plattform für die heterogene Integration von optischen Komponenten entwickelt. Die Glasabdeckung bietet ein hermetisches Sichtfenster. Die Montage und Drahtbondverbindung kann auf Einzelsubstraten, Panels und 200-mm-Wafern durchgeführt werden.  Silizium bietet die erforderliche Stabilität einer optischen Bank.

Technologien für: Fourier-Spektroskopie; Kompensation externer Bewegungen in den optischen oder atomaren Strahlengängen in Gravimetern auf der Grundlage der Atominterferometrie; präzise Einstellung der Laserbewegung.

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MEMS-Magnetfeldsensor mit integrierten pulverbasierten Dauermagneten.

Detektion von schwachen Magnetfeldern

Unsere MEMS-Magnetfeldsensoren mit entweder monolithisch integrierten Dauermagneten oder einer magnetostriktiven Dünnschicht weisen in Resonanz eine außergewöhnlich hohe Empfindlichkeit (bis zu 43,4 kV/T) und einen niedrigen LOD (bis zu 7,2 pT / Hz 0,5) auf. Aber auch außerhalb der Resonanz wird ein LOD im einstelligen nT-Bereich erreicht. Die erreichten LOD-Werte sind die niedrigsten, die für vollständig MEMS-verarbeitete resonante Magnetfeldsensoren berichtet wurden. Die Sensoren zeigen einen hohen dynamischen Bereich mit linearem Verhalten über 6 Größenordnungen und sind dabei unempfindlich gegenüber einem überlagerten magnetischen Gleichfeld. Die räumliche Auflösung des Sensors liegt im Bereich von einigen 100 µm.

Technologien für: Messung biomagnetischer Felder in unabgeschirmter Umgebung sowie schwachen Störfeldern z.B. in QC/QS-Anwendungen, Strommessung mit hohem Dynamikbereich. Geeignet für den Einsatz in Arrays und für Anwendungen mit hoher räumlicher Auflösung.

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Zusammenarbeit mit Kunden & Partnern

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  • Die Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer ISIT kann entweder bilateral oder im Rahmen von öffentlich geförderten Projekten erfolgen, alles unter NDA-Bedingungen möglich
  • Nach Absprache von Spezifikation, Zeitrahmen und Aufwand erstellen wir ein Angebot
  • Studien als Standalone oder als Teil eines Projektes in einem Meilensteinrahmen
  •  Agile Methoden / Know-How werden nach Möglichkeit eingesetzt

Unser Kompetenzbereich

Unser Portfolio

Glas-Technologie:

Mikro-Optik:

  • Mikro-Spiegel: 1D/2D-Mikrospiegel, Arrays
  • Linsen
  • Linsenarrays aus Glas

Lokale Magnetfelderkennung mit SAW-Sensoren

Andere Devices

  • Miniaturisierte Laserquellen
  • Si-/Glas-Verbundwafer mit Strukturen
  • Gekippte Glasdeckel auf Wafer-Ebene in verschiedenen Formen für hermetische MEMS-Verkapselung
  • Gemusterte Getterfilme für Hochvakuumanwendungen

Unser Angebot

Unsere Technologieplattformen

Ihre Vorteile

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  • Die jahrzehntelange Erfahrung des ISIT: Seit 1994 ist das Fraunhofer ISIT eines der führenden Institute in Europa für angewandte Forschung in der MEMS-Entwicklung und -Bearbeitung.
  • Durch die Herstellung aller Produkte in der hochmodernen Reinraumfabrik des ISIT (2500 m², 8" / 200 mm Silizium und kristalliner Quarz / amorpher Glaswafer) wird höchste Qualität gewährleistet.
  • Umfangreiches Prozess- und Technologieportfolio: Mehrere Produkte und Anwendungen wurden in industrieller und öffentlicher Forschungskooperation realisiert.
  • Fähigkeit zur Herstellung einer breiten Palette von optischen Vakuumgehäusen für MEMS-Verkapselung.
  • Umfassende Anwendungsbereiche durch anwendungsorientierte Lösungen.
  • Breites Patentportfolio: Glasgehäuse, Pulver-MEMS, Piezo-MEMS, Mikrospiegeltechnologie und mehr.

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