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低温探测器可确定量子比特器件的质量
2023/9/27 9:20:30 材料来源：雅时
Fraunhofer IAF宣布推出德国首个用于测量量子比特器件的低温在片统计测量系统
德国首个用于对200 mm和300 mm整片晶圆上的量子比特器件进行统计质量测量的低温测量装置已在弗劳恩霍夫应用固体物理研究所（Fraunhofer IAF）投入运行。
Fraunhofer IAF的研究人员利用新安装的低温在片探测器，目的在于更好了解量子器件的运作，这类量子器件基于半导体量子点、半导体量子阱、超导体。
在温度低于2 K（271.15 C°）的低温条件下，该探测器可全自动表征工业尺寸晶圆（200 mm和300 mm）和大批量晶圆（一排多达25个晶圆）。
所得数据集显著减少了对随机命中的依赖，其中随机命中为单次测量所特有。因此，该研究所的测量能力有所提高，有助于为高质量量子比特开发可靠生产，从而将其用于量子计算机和量子传感器。
该晶圆探测器投入试运行时，便成为全球第五个、欧洲第二个、德国首个此类设施。其为“KryoproPlus”项目（供应并验证低温在片探测器）的一部分，采购和安装均得到了德国联邦教育与研究部（BMBF）的资助。
为制造工业级量子比特而开发专有技术
KryoproPlus项目协调人兼Fraunhofer IAF代理研究所所长Rüdiger Quay强调说：“我们有了在片探测器，便可在全国范围内获得全新且独特的低温表征能力。他补充道：“通过这个系统，我们将为科研领域和工业领域的合作伙伴提供支持，使其针对固态量子比特，在欧洲建立材料和生产工艺的供应链。使我们能为德国和欧洲的技术主权做出重要贡献。”
Nikola Komerički的博士论文关注的是量子计算器件的表征，而他正在监督KryoproPlus项目，因为该项目是博士论文的一部分，Nikola Komerički解释说：“晶圆探测器首次为我们提供了统计相关的数据集，我们可以利用这些数据集系统地优化并扩大量子比特器件的生产规模。”他协调了系统的安装和调试，并已开始进行首次测量。”
Nikola Komerički补充说：“我们希望更好地了解如何获得优质、均匀的量子比特，以便在德国和欧洲实现量子比特的规模化生产和工业化生产。要做到这一点，就必须扩展定性视角，使其中包含器件行为的定量统计视角。”
温度低于2 K时，对200 mm和300 mm的整片晶圆进行自动测量，便可获得较好的数据。
基于半导体量子点、半导体量子阱、超导体的量子比特在温度接近绝对零度（-273.15 °C）时运行。这最大程度减少了环境干扰，激活了超导性，从而实现了量子比特的形成和纠缠。因此，要对量子比特进行测试、优化、扩展，就必须在其工作温度下对其进行表征，并收集一套可统计评估的测量数据。
低温在片探测器弥补了表征方面的不足。温度低于2 K时，对200 mm和300 mm的整片晶圆进行自动测量，可缩短变化时间，并增加可用数据量。这些数据为研究人员和工程师提供了必要的基础，使他们有针对性地改进量子比特器件并提高可扩展性。
在MATQu、QUASAR、QLSI等项目中，对量子比特器件进行表征
随着晶圆探测器全面投入试运行，KryoproPlus项目宣告完成。在MATQu（用于量子计算的材料）、QUASAR（具备可扩展架构的半导体量子处理器，其中可扩展架构基于往复运动）、QLSI（大规模量子-硅集成）等项目中，该设施进行了首次测量。
就MATQu而言，Nikola Komerički正在对（铌）约瑟夫森结进行表征和分析，约瑟夫森结是用于transmon量子比特的器件。就QUASAR和QLSI而言，针对基于硅量子阱的单电子晶体管(SET)，正在对其FET进行表征，随后对作为自旋量子比特器件的SET进行表征。
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