Kvanttihyödyn saavuttaminen edellyttää kvanttitietokoneiden skaalaamista yhä suuremmille kubittimäärille. Tämä vaatii merkittävää uuden teknologian kehitystä. Kubittien lukumäärän lisäämisen lisäksi on parannettava myös kubittien laatua. Tätä varten on kehitettävä uusia integrointitekniikoita. Miten esimerkiksi tuhannet mikroaaltokaapelit voitaisiin korvata uusilla ratkaisuilla? Kehitämme juuri näitä teknologioita, jotka mahdollistavat kvanttitietokoneiden skaalaamisen.
Lyhyesti
Kehitämme teknologioita, jotka mahdollistavat kvanttitietokoneiden skaalaamisen.
Meillä on vuosikymmenten kokemus suprajohtavien komponenttien kehittämisestä ja valmistuksesta.
Omien kvanttitietokoneidemme ansiosta olemme kvanttialgoritmien sekä kvantti- ja klassista laskentaa yhdistävän hybridilaskennan varhaisia omaksujia ja kehittäjiä.
Näin autamme asiakkaitamme:
- Tarjoamme T&K-palveluita suprajohtavan kvanttiteknologian, kvanttianturoinnin sekä mahdollistavan teknologian alueilla.
- Kehitämme uusia konsepteja ja demonstroimme niiden toiminnan.
- Voimme valmistaa komponentteja puhdastilassamme.
- Luomme IP:tä ja lisensoimme sitä.
Kvanttitietokoneiden skaalaamisen kvanttikomponentit
Valmistamme ja pilotoimme uusia teknologioita ja komponentteja omassa T&K-puhdastilassamme. Autamme asiakkaitamme kehittämään uusia laitteita ja osajärjestelmiä, oli kyse sitten suunnittelusta ja tuotannosta tai pienimuotoisesta valmistuksesta. Meillä on myös valmiudet kryogeenisten, RF-, fotoniikka- ja millimetriaaltokomponenttien kehittämiseen ja karakterisointiin.
Olemme suunnitelleet ja valmistaneet suprajohtavia kvanttikomponentteja asiakkaillemme 1990-luvulta lähtien. Pystymme yhdistämään puhdastilassamme suprajohtavat prosessit muihin prosessialustoihin, kuten MEMS:iin, integroituun fotoniikkaan ja puolijohteisiin. Suunnittelemme ja kehitämme täysin uudenlaisia konsepteja, komponentteja ja osajärjestelmiä.
Suprajohtavat kvanttikomponentit
Kehitämme teknologiaa kvanttilaskentakomponentteja, kvanttianturointia sekä mahdollistavia teknologioita varten.
Kvanttilaskennan komponenttikehityksemme kattaa:
- Suprajohtavat kvanttikomponentit, kuten kulkuaaltovahvistimet (TWPA) kubittien lukemiseen
- Kubitit
- Resonaattorit kubittien lukemiseen
Kehitämme myös 3D-integrointimenetelmiä suprajohtavien kiekkojen 3D-pinoamiseen ja komponenttien kiekkotason paketointiin. Pinoamme komponentit vahvasti integroiduiksi suprajohtaviksi moduuleiksi suprajohtavan flip chip -liitosteknologian ja suprajohtavien piikiekon läpivientien (TSV) avulla.
Kvanttianturointi
Kvanttianturointitutkimuksemme keskittyy SQUID-magnetometriaan sekä suprajohtavien yksifotoni-ilmaisimien tutkimus- ja kehitystyöhön. SQUID-magnetometriaa käytetään tyypillisesti kaupallisesti saatavilla olevissa aivokuvantamisjärjestelmissä. SQUIDejä voidaan käyttää myös erittäin matalan kohinan vahvistimissa ja multipleksereinä lukuelektroniikassa. ESA:n Athena-missio on esimerkki tästä. Kehittämiämme suprajohtavia yksifotoni-ilmaisimia (SNSPD ja TES) käytetään esimerkiksi fotonilaskureina kvanttiviestintäsovelluksissa ja fotoniikan kvanttitietokoneissa.
Mahdollistavat teknologiat
Kvanttitietokoneiden ytimen ympärille tarvitaan monia enabloivia teknologioita. Meillä on runsaasti kokemusta muun muassa seuraavien teknologioiden tutkimuksesta ja kehittämisestä:
- Erittäin vähäkohinaiset kryogeeniset mittausvahvistimet, jotka soveltuvat heikkojen kubit- ja kvanttianturisignaalien vahvistamiseen RF- ja millimetriaaltoalueella.
- Räätälöidyt integroidut piirit kubittien ja ilmaisimien lukemiseen, ohjaukseen ja multipleksointiin käyttäen pii-germanium-teknologiaa (SiGe), CMOS-piirejä sekä InP-teknologiaa.
Integroidut fotoniikkaratkaisut
Kvanttitietokoneiden integroituihin fotoniikkaratkaisuihimme kuuluvat piinitridiin ja SOI-kiekkoihin (SOI) perustuvat integroidut fotoniset piirit (PIC). Tutkimuksemme keskittyy erityisesti kvanttitietokoneiden sähköoptisiin muunnoksiin. Niitä tarvitaan, jotta tuhannet mikroaaltokaapelit voidaan korvata muutamalla optisella kuidulla silloin, kun mikroaaltosignaaleja siirretään suprajohtaville kubiteille huoneenlämmöstä. Tämän saavuttamiseksi käytämme omia suprajohtavia ja fotoniikan 3D-integraatiomenetelmiämme.
Case: VTT tukee Xanadua nopeuttaakseen fotoniikkakvanttitietokoneiden kehitystä
Teemme yhteistyötä Torontossa toimivan kvanttiteknologiayritys Xanadun kanssa edistääksemme Xanadun teknologian laajamittaista valmistusta ja tukeaksemme yrityksen missiota rakentaa kvanttitietokoneita, jotka ovat käytännöllisiä ja hyödynnettävissä kaikkialla.
"Tarvitsimme kumppanin, joka pystyi auttamaan meitä siirtämään ratkaisumme tutkimuksesta kaupallisen mittakaavan tuotantoon – ja siihen eivät monet organisaatiot pysty."
Tri Matt Collins, Xanadu
VTT on merkittävä kvanttiteknologiatoimija Euroopassa ja Suomessa
VTT:llä on keskeinen rooli European Quantum Flagship -tutkimusaloitteessa Qu-Pilot-hankkeen koordinaattorina. Lisäksi toimimme kumppanina Qu-test- ja OpenSuperQ-hankkeissa.
Olemme osa InstituteQ:ta – kansallista kvantti-instituuttia. InstituteQ:n tavoitteena on nostaa suomalaisen yhteiskunnan valmiutta hyödyntää kvanttiteknologian potentiaalia ja varautua sen yhteiskunnallisiin ja taloudellisiin vaikutuksiin.
BusinessQ on VTT:n koordinoima, InstituteQ:n alainen yhteistyöhanke. BusinessQ:n verkosto tuo yhteen sekä ydinteknologiaa kehittävät että loppukäyttäjäyritykset, jotka tulevat hyötymään kvanttiteknologian käyttöönotosta. BusinessQ:n tavoitteisiin kuuluu muun muassa kvanttiteknologioiden etenemissuunnitelman luominen Suomeen sekä kvanttiteknologioista syntyvän uuden liiketoiminnan tukeminen.
Asiantuntijamme
