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Superconducting Integrated Circuits for Scalable Quantum Systems

Descrizione del progetto

Costruire i sistemi di controllo di cui hanno bisogno i computer quantistici

I computer quantistici operano a temperature criogeniche per ridurre il rumore e mantenere la stabilità dei bit quantistici (qubit). Per raggiungere il loro pieno potenziale saranno necessari componenti di controllo e di lettura che consumino poca energia, rispondano ad alta velocità e scalino senza problemi al crescere delle dimensioni dei sistemi. Il progetto SuperICQ, finanziato dal CEI, intende sviluppare un nuovo tipo di transistor, chiamato JoFET, che consente un controllo preciso dei circuiti superconduttori utilizzando pochissima energia. Il progetto utilizza il grafene e metodi di produzione standard per costruire questi circuiti avanzati su larga scala. Questi componenti consentono un controllo più rapido e affidabile dei qubit. Il progetto sta gettando le basi per una nuova generazione di supercomputer e per una tecnologia quantistica scalabile.

Obiettivo

Superconducting circuits based on Josephson junctions (JJs) are the cornerstone of quantum and classical cryogenic electronics, which is an active topic of research and technological development. Conventional JJs rely on electric current or magnetic flux control, which is far less practical as compared to the voltage control used in conventional field-effect transistors underpinning the modern semiconductor industry. Thus, the realisation of scalable gated JJs with local electrostatic control - Josephson field-effect transistors (JoFETs) - is expected to kick off a new era in quantum computing hardware and ultra-fast and low-power computing in the fields of artificial intelligence (AI) and high-performance computing (HPC). Moreover, JoFET technology can provide ultra-low-power superconducting integrated circuits (ICs) for qubit control and readout, unachievable by conventional silicon electronics, to support and enable the ongoing quantum computing revolution.
Despite the proof-of-concept demonstrators of JoFETs in various material platforms, reported since the 1980s, the technology has not advanced to the IC level. Empowered by the unique scalable fabrication process for graphene-based JoFETs recently demonstrated by SuperICQ members, we will develop a 200 mm wafer platform for truly scalable superconducting JoFET integrated circuits. With our platform, individual modules will be developed, such as quantum-limited parametric amplifiers, on-chip filters, ultra-sensitive microwave bolometers, voltage-tunable resonators, and multiplexed control and readout modules for scalable interfacing of superconducting qubits. We will validate the developed JoFET ICs by using them for the control and readout of state-of-the-art superconducting qubits. Our project’s ultimate goal is to demonstrate a novel path toward ultra-low-power electronics for scalable control, readout, and interfacing of superconducting quantum computers and advance toward future quantum systems-on-a-chip.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-EIC - HORIZON EIC Grants

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-EIC-2025-PATHFINDEROPEN

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Coordinatore

TEKNOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS VTT OY
Contributo netto dell'UE
€ 999 622,50
Indirizzo
TEKNIIKANTIE 21
02150 Espoo
Finlandia
Regione
Manner-Suomi Helsinki-Uusimaa Helsinki-Uusimaa
Tipo di attività
Research Organisations
Collegamenti
Costo totale
€ 999 622,50

Partecipanti (3)