Euroopan unioni on valinnut VTT:n suprajohtavien kvanttisivujen Supreme-pilottilinjakonsortion johtoon. Hankkeessa on mukana kaikkiaan  23 eurooppalaista toimijaa yrityksistä ja tutkimusorganisaatioista. VTT:n johtama konsortio esittää tiekartassaan suprajohtavien kvanttisiruteknologioiden kehittämistä ja teollistamista seuraavien kuuden vuoden aikana.

Uusi kvanttipiirien Supreme-pilottilinjan (Superconducting European Quantum Pilot Line) pilottilinjan avulla halutaan tukea eurooppalaisen kvanttiekosysteemin ja -markkinoiden kehitystä sekä startup-yritysten ja pk-yritysten kasvua. Tavoitteena on kehittää suprajohtaville kvanttisiruille toistettavia valmistusprosesseja eurooppalaisille tutkimusyhteisölle, pk-yrityksille ja suuryrityksille

”Kehittämällä laadukkaita valmistusprosesseja suprajohtaville kvanttisiruille, voimme vauhdittaa kvanttilaskennan, kvanttianturoinnin ja kvanttitietoliikenteen sovelluksien kehittämistä”, toteaa Pekka Pursula, VTT:n mikroelektroniikan ja kvanttitutkimuksen johtaja ja konsortion koordinaattori.

Supreme-konsortiossa kehitetään suprajohtavien kvanttisirujen valmistusteknologiota, erityisesti kulmahöyrystettyjä ja etsattuja Josephsonin liitoksia, 3D-integrointimenetelmiä ja hybridiprosesseja. Teknologiat validoidaan demonstroimalla 3D-integroitua kubittimatriisi-kvanttiprosessoriyksikköä (QPU) varten, TWPA-vahvistin kubittien signaalien lukuun ja SNSPD-yksifotonianturi.

”Suprajohtavien kvanttilaitteiden valmistuksen toistettavauus- ja saanto-ongelmat ovat merkittäviä esteitä pyrkimyksissä skaalata tutkimusprototyyppejä varsinaiseen tuotantoon”, sanoo Jorden Senior, VTT:n tutkimustiimin vetäjä ja Supreme-pilottilinjan tekninen johtaja.

”Keskitymme kulmahöyrystettyihin ja etsattuihin Josephsonin liitoksiin niiden kvanttikoherenssiin ja valmistettavuuteen liittyvien edullisten ominaisuuksien vuoksi. Lähestymistapamme 3D- ja hybridi-integraatioon mahdollistavat monisiruarkkitehtuurit, jotka ovat virheenkestävissä kvanttijärjestelmissä välttämättömiä. Nämä perusteknologiat määrittävät Euroopan kilpailukyvyn globaalissa kvanttilaitekilpailussa”, toteaa pilottilinjan tekninen johtaja Senior.

Pilottilinjat ovat olennainen vaihe uusien teknologioiden kehittämisessä ja markkinoiden luomisessa ennen kuin teolliset toimijat voivat ottaa kvanttisirujen valmistuksen haltuunsa. Pilottilinjan avulla voidaan käydä  vuoropuhelua teollisuusvalimoiden kanssa ja pyrkiä helpottamaan teknologiansiirtoa teollisen valmistuksen mahdollistamiseksi. Lisäksi eurooppalaisilla tutkimusorganisaatioilla, pk-yrityksillä ja suuryrityksillä on mahdollisuus hyödyntää Supreme-pilottiprojektissa kehitettyjä laadukkaita valmistusprosesseja ja suunnitella omia laitteitaan ja järjestelmiään projektin PDK-prosessisuunnittelupakettien (Process Design Kits) kautta.

”Luomalla kattavat PDK-prosessisuunnittelupaketit sekä tarjoamalla laadukkaan prosessointikyvyn niiden ympärille, tarjoamme eurooppalaisille kvanttiyrityksille luotettavat rakennuspalikat, joiden avulla ne voivat keskittyä innovointiin sen sijaan, että ne keksisivät itse valmistusprosesseja uudelleen”, sanoo VTT:n Pursula.

Euroopan siruyhteisyritys Chips JU hyväksyi Supreme-konsortion ja tiekartan osana puitesopimusta (Framework Partnership Agreement, FPA). Tiekartta toteutetaan ja rahoitetaan kahdessa sopimusvaiheessa (specific grant agreements, SGA). Supreme-pilottilinja käynnistyy vuoden 2026 alussa, ja ensimmäiset teknologiat ovat käyttäjien saatavilla vuonna 2027.

Mukana ovat VTT:n lisäksi tutkimusmaailmasta TNO (Alankomaat); Delftin teknillinen yliopisto (Alankomaat); Münchenin teknillinen yliopisto (Saksa); Fraunhofer Gesellschaft für Angewandte Forschung e.V. (Saksa); Max-Planck-Gesellschaft (Saksa); Leibniz Institute of Photonic Technology e.V. (Saksa); The French Alternative Energies and Atomic Energy Commission – CEA (Ranska); Napolin yliopisto Federico II (Italia); Fondazione Bruno Kessler (Italia); Institut de Física d’Altes Energies – IFAE (Espanja); Silicon Austria Labs (Itävalta)

Eurooppalaista yrityksistä mukana ovart siruvalmistaja Infineon Technologies ja suomalainen kvanttitietokoneyritys  IQM Finland sekä pienemmistä suomalainen Arctic Instruments Oy,  Hollannista QuantWare BV, Single Quantum BV ja QphoX BV sekä Saksasta Peak Quantum GmbH, Ranskasta Silent Waves ja Alice & Bob sekä Tsekeistä Amires, The Business Innovation Management Institute ja Espanjasta Qilimanjaro Quantum Tech S.L.

Kuva: Kvanttisiru, VTT