Testen von Schaltkreisen für Quantencomputer

Das Quantencomputing bietet ein Rechenparadigma, das sich grundlegend von der Arbeitsweise heutiger konventioneller Computer unterscheidet. Seine neuen Fähigkeiten kommen vor allem der der Informationsverarbeitung und der Durchführung rechenintensiver Aufgaben. Anwendungen finden sich in (1) der Kryptologie und der diskreten Mathematik bei der Faktorisierung großer Zahlen in ein Produkt von Primzahlen (Shor's Algorithmus), (2) Suchen in großen, unsortierten Datenbanken (Grover's Algorithmus), (3) Optimierungsprobleme (wie das bekannte NP-harte 'Traveling Salesman Problem'), und in (4) der Simulation anderer Quantensysteme, z. B. komplexer Chemieprobleme. Imec ist einer der Orte, an denen Forschung betrieben wird, um Quantenbits ('Qubits'), Geräte, Schaltkreise und schließlich Quantencomputer zu implementieren. Imec's Quantencomputer-Plattformen konzentrieren sich auf zwei alternative Hardware-Plattformen: Ionenfallen/Atome und supraleitende Qubits. Diese Quantengeräte arbeiten in einem kryogenen Aufbau bei Temperaturen nahe null Kelvin. In diesem Projekt wollen wir die Defekte erforschen, die in Silizium-Quantenbauelementen und -Schaltungen auftreten können, als Grundlage für die Entwicklung effektiver und effizienter Fertigungstests. Können wir definieren Testverfahren definieren, die bei Raumtemperatur oder höchstens leicht abgesenkten oder erhöhten Temperaturen Bauelemente erkennen können, die nicht mehr gut funktionieren, sobald sie in den kryogenen Bereich gebracht werden? Können wir Testprozeduren definieren, die die Menge an voll funktionsfähigen Qubits bestimmen können, die für die Nutzung durch Quantenalgorithmen zur Verfügung stehen? Können solche Testroutinen entweder als hardware- oder softwarebasierter built-in self-test (BIST) implementiert werden, wodurch die Notwendigkeit einer externen Testausrüstung umgangen wird und somit die Durchführung dieser Tests auch dann möglich ist, wenn sich das Gerät in der Kryokammer befindet?