Mit den in den vergangenen Jahrzehnten entwickelten Methoden, um Quantenzustände expe-rimentell zu kontrollieren, ist Quantencomputing – das Rechnen mit Quanten – in greifbare Nähe gerückt. Computing mit Quantenbits (Qubits) nutzt die quantenmechanischen Konzepte der Superposition von Zuständen und Verschränkung von Teilchen, wodurch es sich fundamental von heutigem Computing mit "klassischen" Bits unterscheidet. Um leistungsfähige Quantencomputer zu bauen, gilt es nun, Qubit-Schaltkreise in großer Anzahl zu integrieren. Gleichzeitig ist absehbar, dass verschiedene Typen an Qubit-Schaltkreisen, unter Nutzung ihrer spezifischen Vorteile, miteinander verknüpft werden müssen. Idealerweise innerhalb eines kompakten elektronischen Chips.
Das Projekt „Quantum circuits with spin qubits and hybrid Josephson junctions“ der Universität Regensburg adressiert Herzstücke möglicher Quantencomputer: Qubit-Prozessoren sowie Schnittstellen zu hybriden Quantentechnologien. Ein Ziel des Projekts, in dem Experiment und Theorie eng zusammenarbeiten, ist es, neue elektronische Quantenprozessor-Konzepte in Halbleitern zu demonstrieren. Innerhalb derselben Materialplattform – Germanium/Silizium-Germanium – sollen sowohl Halbleiter-Spin-Qubits als auch neuartige Typen supraleitender Qubits demonstriert werden. Zudem soll eine supraleitende Ausleseelektronik für Qubits entwickelt werden. Die drei Typen an Quantenschaltkreisen sind in dieser einen Materialplattform dann auf einem “hybriden” Chip kombinierbar. Ein weiterer Vorteil der hier erforschten Konzepte ist, dass ihre Herstellung auf nanotechnologische Verfahren der Chipindustrie aufbaut. Damit bieten sie das Potential, ähnlich wie aktuelle Chips, hoch-miniaturisiert und hoch-integriert, im industriellen Maßstab hergestellt zu werden: eine Voraussetzung für den Bau leistungsfähiger Quantencomputer.