Durch seinen ganzheitlichen Ansatz kann das IISB sein Know-how und die Prozesstechnologie aus dem Bereich leistungselektronischer SiC-Bauelemente auf die Festkörper-Quantenelektronik anwenden. Dementsprechend liegt der Fokus nicht allein auf dem optimierten Grundmaterial, sondern auch auf der Entwicklung der Prozesstechnologie für die Herstellung von definierten Punktdefekten bzw. Farbzentren in SiC. Dabei werden die technologischen Prozesse so entworfen, dass sie – über das reine Quantencomputing hinaus – auch Anwendungen in der Quantensensorik und Quantenkommunikation ermöglichen.
In diesem Zusammenhang ist die langjährige Kooperation mit dem Lehrstuhl für Elektronische Bauelemente (LEB) der FAU Erlangen-Nürnberg besonders hervorzuheben. Der LEB-Lehrstuhlinhaber Prof. Jörg Schulze ist gleichzeitig Leiter des Fraunhofer IISB; und mit Prof. Roland Nagy konnte kürzlich eine Kapazität für die Theorie und das Design von Quantenbauelementen im Festkörper für den Lehrstuhl gewonnen werden. Als Würdigung seines Forschungsprojekts zur Realisierung eines SiC-basierten Quantencomputernetzwerks erhielt Prof. Nagy jüngst eine Förderung des BMBF. Die Fördermaßnahme dient dem Aufbau einer unabhängigen Nachwuchsgruppe, mit der Prof. Nagy am LEB und am IISB neue Forschungsansätze zu SiC-Quantenbauelementen verwirklicht.
Eine universelle Technologieplattform für Quantenelektronik
Erklärtes Ziel des Fraunhofer IISB ist es, SiC als essentielle Plattform für Quantenkommunikation, Quantencomputer und Quantensensorik zu etablieren. Die Vorteile sind vielfältig. Da die Arbeitstemperatur für SiC-Quantenelektronik mindestens um den Faktor 1.000 höher liegt als bei aktuellen Großlösungen, rücken im Bereich des Quantencomputings kompakte Tischaufbauten mit miniaturisierten Kühlvorrichtungen in greifbare Nähe. SiC-Festkörperquantenbauelemente sind kompatibel mit den Herstellungsprozessen klassischer Mikroelektronik auf Si-Basis, und für SiC-integrierte Quantenbauelemente stünde die gesamte Palette an elektronischer Peripherie zur Verfügung. Durch eine direkte Anbindung an existierende Technologien ließe sich die Quantenelektronik nahtlos in bestehende Informationssysteme integrieren.
SiC als Materialplattform bietet eine realistische Aussicht auf marktfähige Quantenbauelemente und für deren Integration in etablierte Mikroelektroniktechnologien. Durch die Verknüpfung von Quanteneigenschaften mit elektronischen Bauelementen erschließt isotopenreines SiC der Quantenelektronik ein enormes Wertschöpfungspotential.
