QuTech, een samenwerking tussen TU Delft en TNO, heeft een nieuwe opzet gedemonstreerd voor het snel testen en valideren van kwantummaterialen en apparaten. De opstelling maakt gebruik van gewone elektronische chipcomponenten die kunnen werken bij extreme cryogene temperaturen, en kan gemakkelijk worden geïntegreerd in elk type cryostaat. De wetenschappers publiceerden de details van hun opstelling in een open-access tijdschrift npj Quantum-informatie , waardoor onderzoeksgroepen over de hele wereld hun cryostaat kunnen aanpassen en de doorvoer aanzienlijk kunnen verbeteren.

Hoofdonderzoeker Giordano Scappucci, samen met eerste auteurs Paquelet Wuetz en Bavdaz en de rest van zijn team, hebben een nieuwe opstelling gebouwd die de tijd die nodig is om kwantummaterialen en apparaten te ontwikkelen drastisch verkort. De opstelling verhoogt het aantal draden dat kan werken bij cryogene temperaturen in de cryostaat met een orde van grootte, terwijl hetzelfde aantal draden bij kamertemperatuur blijft werken. Dit is een belangrijke prestatie voor de elektrische meting van grote kwantumsystemen, waar een beperkt aantal draden die bij cryogene temperaturen werken een input/output-bottleneck kan vormen. Het nieuwe cryogene platform is ook veelbelovend voor het opschalen van kwantumtechnologie vanwege het vermogen om meerdere chips samen te testen en te valideren.

Om de waarde van de opstelling te bewijzen, de wetenschappers, in samenwerking met Intel, gebruikte het cryogene platform om de industriële ontwikkeling van "strained-silicium quantum wells" te versnellen:dunne lagen halfgeleidersilicium uitgerekt en ingeklemd tussen lagen silicium-germanium. De wetenschappers vingen elektronen op in deze kwantumputten en maten vervolgens de elektrische transporteigenschappen van deze elektronen bij extreme cryogene temperaturen. Het onderzochte materiaalplatform vertoonde opmerkelijke eigenschappen voor het maken van hoogwaardige spinqubits, die de bouwstenen vormen voor een op spin gebaseerde kwantumcomputer.

Het cryogene multiplexerplatform is eenvoudig te integreren in elk soort cryostaat en is gebaseerd op een gemeenschappelijke kant-en-klare CMOS-multiplexer (een gewone chipcomponent die het uitgangssignaal regelt op basis van de ingangssignalen die het ontvangt). De details van het platform zijn gepubliceerd in een open access tijdschrift. Door het zo te doen, ze willen onderzoeksgroepen wereldwijd in staat stellen om de doorvoer van hun cryostaat drastisch te vergroten tegen verwaarloosbare kosten.