Fraunhofer-Institut für SiliziumtechnologieQuantencomputer gelten als Schlüsseltechnologie für die Lösung hochkomplexer Probleme in Wissenschaft und Industrie. Voraussetzung dafür sind neue, hochintegrierte und skalierbare Hardwarekonzepte.
Ein entscheidender Schritt für die nächste Generation des Quantencomputings ist jetzt gelungen: Das Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie ISIT hat erstmals eine Ionenfalle auf Glassubstrat mit integrierten Mikromagneten realisiert und den fertigen Wafer an das Quantencomputing-Unternehmen eleQtron übergeben. Kern der Innovation ist die patentierte PowderMEMS-Technologie des Fraunhofer ISIT in Kombination mit der Mikrostrukturierung von Glas-Substraten. Hierdurch konnten Ionenfallen auf Glas-Wafern realisiert werden, in denen anwendungsspezifische Mikromagnete direkt auf Wafer-Level präzise integriert sind.
PowderMEMS: Neue Dimension für 3D-Mikrostrukturen
Die PowderMEMS-Technologie des Fraunhofer ISIT ermöglicht die Herstellung dreidimensionaler, funktionaler Mikrostrukturen direkt auf Wafer-Level. Dabei können nahezu beliebige Materialien – darunter Metalle und magnetische Pulver – in planaren Substraten wie Silizium, Glas oder Keramik integriert werden. Strukturen mit lateral 20–4000 μm und einer Dicke von bis zu mehreren hundert Mikrometern lassen sich mit hoher Präzision realisieren. Die resultierenden Bauelemente sind mechanisch stabil, thermisch beständig und reinraumkompatibel — selbst bei Prozesstemperaturen bis zu 400 °C.
Insbesondere erlaubt PowderMEMS die präzise Integration von Mikromagneten auf Substratebene in frei definierbaren Geometrien und Anordnungen. Dank der niedrigen Prozesstemperatur können die Magnete in Substrate eingebracht werden, die bereits Bauteile tragen. Damit eröffnet die Technologie neue Freiheitsgrade für mikroelektronische Designs, die klassische Fertigungsverfahren nicht bieten.
Ionenfallen auf Glassubstrat
Im nun übergebenen Wafer sind erstmals Ionenfallen auf Glassubstrat in Kombination mit PowderMEMS-Mikromagneten realisiert worden. Die direkte Integration von
Magnetstrukturen auf Substratebene ermöglicht kompakte, reproduzierbare und skalierbare Quantenprozessor-Komponenten.
Damit leistet das Fraunhofer ISIT einen Beitrag, Quantencomputer für reale Anwendungen verfügbar zu machen — von optimierten Materialwissenschaften über Logistik und Supply-Chain-Management bis hin zu Applikationen in Pharma, Finanzen oder Big Data.
Bedeutung für Quantencomputing und gesellschaftliche Anwendung
eleQtron verfolgt mit seinem proprietären Steuerkonzept MAGIC (Magnetic Gradient Induced Coupling) eine ionenbasierte Quantencomputing-Architektur, bei der Qubits mittels Mikrowellentechnik und magnetischer Kopplung kontrolliert werden. Diese Technologie gilt als besonders skalierbar und robust und adressiert Herausforderungen wie Präzision, Stabilität und massenhafte Fertigung.
In Zeiten, in denen die Anforderungen an Rechenleistung, Energieeffizienz und Problemlösungsfähigkeit rasant steigen, kann Quantencomputing einen disruptiven Beitrag leisten. Die Kombination aus Mikrofertigung und Quantenhardware schafft das Fundament für Quantencomputer, die nicht mehr nur in akademischen Labors, sondern für kommerzielle Anwendungen einsetzbar sind.
Ausblick & Kooperation
Mit Übergabe des Wafers beginnt für eleQtron nun die nächste Phase: die Evaluation der Ionenfalle und der Aufbau skalierbarer Quantenhardware. Für eleQtron bleibt die Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD), hier insbesondere das Fraunhofer ISIT gemeinsam mit dem Fraunhofer ENAS, Partner für weitere Entwicklungen und Anpassungen sowie für die perspektivische Serienfertigung.
Für das Fraunhofer ISIT ist dieses Projekt ein eindrucksvoller Beleg dafür, wie unsere innovativen Mikrotechnologie-Plattformen — hier durch PowderMEMS und Glas-Mikrostrukturierung — Schlüsseltechnologien der Zukunft ermöglichen. Wir freuen uns, mit eleQtron und ENAS den nächsten Schritt des Quantencomputings zu gehen.
