Minus 269 Grad für die Quantencomputer der Zukunft
Quantencomputer brauchen extreme Kälte. In Chemnitz können Forschende Materialien und elektronische Bauteile jetzt in einem neuen Labor bei extremer Kälte testen.
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David Walther (l.) und Carlos Rincon von der TU Chemnitz installieren einen neuen Teststand in einem Helium-Kryostaten. Damit können sie untersuchen, wie sich dünne Materialschichten bei Temperaturen zwischen minus 269 und plus 25 Grad Celsius verhalten. © Dr. Uwe Zschenderlein
Bei Frost macht der Handyakku schneller schlapp. Viele Geräte mögen keine Kälte. In Chemnitz setzen Forschende Bauteile nun gezielt eisigen Temperaturen aus. In ihrem neuen Kältelabor CRYME prüfen sie Materialien und elektronische Komponenten bei bis zu minus 269 Grad Celsius. Der Grund sind Quantencomputer, eine neue Art von Rechnern.
Das Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme ENAS in Chemnitz und die Technische Universität Chemnitz haben das Labor gemeinsam mit Partnern der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland aufgebaut.
Rechnen knapp über dem Nullpunkt
Manche Quantencomputer rechnen mit winzigen Teilchen, die möglichst ungestört bleiben müssen. Dafür werden elektrisch geladene Atome mit elektrischen Feldern festgehalten und auf weniger als minus 263 Grad Celsius gekühlt. Viel kälter geht es kaum. Der absolute Nullpunkt liegt bei rund minus 273 Grad.
Industrie und Wissenschaft wollen solche Rechner kleiner bauen. Doch dafür müssen Materialien und elektronische Komponenten auch bei extremer Kälte zuverlässig funktionieren. „Deshalb ist es unerlässlich, Bauteile und Werkstoffe unter realitätsnahen Bedingungen zu prüfen“, sagt Prof. Dr. Daniel Kriesten. Er leitet das European Test and Reliability Center (ETRC), zu dem das neue Labor gehört.
Das ETRC prüft, wie verlässlich Halbleiterbauelemente arbeiten. Das neue Labor gehört dazu. Dort untersuchen die Forschenden zum Beispiel, was extreme Kälte mit Materialien macht und ob elektronische Bauteile unter diesen Bedingungen wie vorgesehen arbeiten.
Mikroskop für extreme Kälte
Das Fraunhofer ENAS hat mit Geld des Bundesforschungsministeriums neue Technik gekauft. Dazu gehören zwei Kryostate, also spezielle Kühlgeräte. Eine Prüfanlage misst, wie sich Werkstoffe bei Kälte verhalten. Ein spezielles Rasterelektronenmikroskop ermöglicht Materialuntersuchungen bei extrem tiefen Temperaturen. Einige Geräte laufen mit flüssigem Helium aus der neuen Anlage des benachbarten Instituts für Physik.
Das Labor sitzt im Forschungszentrum MAIN der TU Chemnitz. "Als Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts steht Quantencomputing auch für Technologieführerschaft, hochkarätige Arbeitsplätze und Spitzenforschung", sagt Prof. Dr. Bernhard Wunderle von der TU Chemnitz. Auch Firmen werden aufmerksam. "Mehrere Unternehmen haben ihr Interesse an einer Zusammenarbeit bekundet. Konkrete Kooperationsprojekte sind bereits gestartet und weitere Vorhaben sind in Planung", sagt Laborleiter Dr. Remi Pantou vom Fraunhofer ENAS.
