DynamiQ

Motivation

Die Skalierung supraleitender Quantenprozessoren wird derzeit maßgeblich durch die Verkabelung und Ansteuerarchitektur limitiert. Konventionelle koaxiale, single-ended Signalführung führt bei steigender Qubit-Zahl zu Gleichtaktstörungen, Signalverzerrungen und erhöhter thermischer Last. Diese Effekte beeinträchtigen die Kohärenzeigenschaften der Qubits sowie die Stabilität und Reproduzierbarkeit der Kalibrierung. Für zukünftige Quantensysteme sind daher neue Ansätze zur Signalführung und Integration erforderlich.

Ziele und Vorgehen

Ziel des Vorhabens ist der experimentelle Nachweis, dass differentielle supraleitende Verkabelung in Kombination mit Qubit-naher kryogener Elektronik eine signifikante Verbesserung der Ansteuerung flux-sensitiver Qubits ermöglicht. Hierzu wird ein modularer Messstand im Mischungskryostaten aufgebaut, der den systematischen Vergleich verschiedener Ansteuerarchitekturen unter identischen Bedingungen erlaubt. Neben konventioneller Verkabelung werden differentielle und supraleitende Ansätze sowie die Integration eines kryogenen FluxDAC-ICs untersucht. Die Bewertung erfolgt anhand Qubit-relevanter Kenngrößen wie Kohärenzzeiten, Gate-Fidelitäten und Flux-Rauschen.

Innovation und Perspektiven

Das Vorhaben liefert erstmals eine experimentell abgesicherte Bewertung differentieller Ansteuerarchitekturen auf Qubit-Ebene und adressiert damit eine zentrale Herausforderung skalierbarer Quantensysteme. Die Ergebnisse schaffen die Grundlage für neue Designrichtlinien und ermöglichen eine gezielte Weiterentwicklung von Verkabelungs- und Integrationskonzepten. Gleichzeitig eröffnen sich Transferpotenziale in angrenzenden Bereichen der kryogenen Messtechnik und supraleitenden Sensorik.