Forschen bei minus 269 Grad Celsius für das Quantencomputing der Zukunft
Neues „Cryo-Lab for Materials and Electronics Packaging Chemnitz“ (CRYME) ermöglicht die Untersuchung von Materialien und Systemen für Quantencomputer bei extrem tiefen, sogenannten kryogenen Temperaturen
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David Walther (l.) und Carlos Rincon, Wissenschaftliche Mitarbeiter der Professur Werkstoffe und Zuverlässigkeit mikrotechnischer Systeme der TU Chemnitz, installieren einen neuen Teststand in der Kammer eines Helium-Kryostaten. Er ermöglicht die Bestimmung thermischer Eigenschaften dünner Schichten bei Temperaturen zwischen -269 °C und +25 °C. Foto: Dr. Uwe Zschenderlein
In Quantencomputern mögen es Ionen einsam und eiskalt, denn für eine bestmögliche Leistung müssen sie maximal von ihrer Umgebung isoliert sein. Nur dann können ungestört Quantenoperationen mit ihnen durchgeführt werden. Zu diesem Zweck werden die Ionen in einer Falle durch elektrische Felder gefesselt und die gesamte Ionenfalle im Hochvakuum auf eine Temperatur von weniger als 10 Kelvin (knapp über dem absoluten Temperaturnullpunkt) heruntergekühlt. Quantencomputer auf Basis solcher Ionenfallen sind in der Industrie und in der Wissenschaft aktuell sehr interessant, insbesondere ihre Miniaturisierung. Das erfordert neue Konzepte, Werkstoffe und Technologien der heterogenen Systemintegration. Dieses Know-how ist ein strategischer Schwerpunkt des European Chips Act und wird ab sofort in Chemnitz gestärkt und für neue Anwendungsgebiete weiterentwickelt. Dafür sorgen die Technische Universität Chemnitz und das Chemnitzer Fraunhofer-Instituts für Elektronische Nanosysteme ENAS zusammen mit den Partnerinstituten der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD).
Im neuen „Cryo-Lab for Materials and Electronics Packaging Chemnitz“, kurz CRYME, an der TU Chemnitz wollen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Materialien, Komponenten und Systeme für Quantencomputer künftiger Generationen erforschen und entwickeln sowie ihre Zuverlässigkeit bewerten. Dank eines Investitionsprojektes des Fraunhofer ENAS wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Forschung, Technologie und Raumfahrt neueste Gerätetechnik, darunter zwei spezielle Kühlgeräte, sogenannte Kryostate, eine Kryo-Werkstoffprüfanlage für die Bestimmung thermo-mechanischer Eigenschaften sowie ein Kryo-Rasterelektronenmikroskop für Materialuntersuchungen bei extrem tiefen Temperaturen, beschafft. Diese Technik wird nun gemeinsam durch das Fraunhofer ENAS und die TU Chemnitz betrieben. Als Teil des European Test and Reliability Center (ETRC) stärkt das CRYME die enge Zusammenarbeit zwischen dem Fraunhofer ENAS und der FMD, der Professur für Werkstoffe und Zuverlässigkeit mikrotechnischer Systeme, dem Zentrum für Mikro- und Nanotechnologien (ZfM) sowie dem Forschungszentrum für Materialien, Architekturen und Integration von Nanomembranen (MAIN) der TU Chemnitz. Im MAIN-Forschungszentrum befindet sich das neue Labor. Eine wichtige Rolle kommt dabei auch der neuen Heliumverflüssigungsanlage des benachbarten Instituts für Physik zu, da einige der Kryostaten des CRYME mit flüssigem Helium betrieben werden.
„Als Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts steht Quantencomputing auch für Technologieführerschaft, hochkarätige Arbeitsplätze und Spitzenforschung. Daher betrachten die am CRYME beteiligten Chemnitzer Forscherinnen und Forscher das neue Labor als einen wesentlichen Baustein für Innovationen, neue Großforschungsprojekte, exzellente Lehre und die Gewinnung von Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftlern“, sagt Prof. Dr. Bernhard Wunderle, Inhaber der Professur für Werkstoffe und Zuverlässigkeit mikrotechnischer Systeme. Zugleich sei die hier praktizierte Zusammenarbeit ein Paradebeispiel für eine gelungene Kooperation auf dem „Smart Systems Campus“ in Chemnitz.
Dr. Remi Pantou, Leiter der Gruppe „Charakterisierung und Analytik“ am Fraunhofer ENAS und Laborleiter des CRYME, ergänzt dazu: „Die neuen Anlagen des CRYME sind für Kooperationsprojekte mit Industriepartnern ein zentraler Schlüsselfaktor, da die Komplexität dieses speziellen Forschungslabors in Deutschland und Europa einzigartig ist. Mehrere Unternehmen haben ihr Interesse an einer Zusammenarbeit angekündigt. Konkrete Kooperationsprojekte sind bereits gestartet und weitere Vorhaben sind in Planung.“
Offiziell eröffnet wird das neue Labor am 2. September 2026 im Rahmen einer zweitägigen Veranstaltung namens „Chemnitzer Seminare“, die unter dem Motto „Test und Zuverlässigkeit zwischen Eis und Feuer: Neue Labore und Methoden von 4 K bis 700 K“ steht. Die Veranstaltung behandelt Themen aus den Bereichen Prüfung sowie Zuverlässigkeit und bietet eine ideale Plattform für den Wissensaustausch, die Diskussion praktischer Anwendungen und die Identifizierung zukünftiger Möglichkeiten der Zusammenarbeit im CRYME. Noch bis zum 21. August 2026 ist eine Anmeldung zum kostenfreien Seminar möglich.
Programm des Seminars und Anmeldung:
Mario Steinebach
11.08.2026
