量子计算机的(计算)性能很大程度上依赖于它们的核心硬件元素：量子比特。目前已有几种实现量子比特的方法，但它们仍然缺乏稳定的可扩展制造价值链，无法成为工业上可行的技术。“MATQu”项目旨在扩大欧洲在材料和工艺方面的专业知识，使欧洲工业能进一步开发基于固态的量子计算机。

“MATQu–量子计算材料”由弗劳恩霍夫(Fraunhofer)微电子集团、德国微电子研究工厂以弗劳恩霍夫IAF联合业务办公室牵头，于2021年6月启动。目标是建立一个泛欧洲的先进计算机技术研究基础设施。该项目汇集了世界一流的欧洲研究和技术组织、工业制造设施和在固态量子比特领域领先的应用合作伙伴，旨在实现欧洲材料和工艺供应链的愿景。

该项目将创建一个欧洲生态系统，通过改进材料以及量子计算硬件的处理和表征技术，来扩大如超导约瑟夫森结等固态量子比特的适用性。在这个为期三年的项目中，超导约瑟夫森结是主要的研究方向，因为它们是目前能实现稳定超导量子比特的最成熟固态平台。

代尔夫特电路公司(Delft Circuits)将为MATQu做出贡献，其专长是在不影响所需热隔离的情况下，将许多高频信号传输到低温系统中或从低温系统中分离出来。除了与联盟的合作伙伴测试和集成改进的电缆外，该公司还将进一步扩大在低温微波校准和建模方面的专业知识，这是目前整个行业仍然缺乏的重要知识。

将超导量子比特引入市场

超导量子比特是最有希望实现大规模量子计算机的方案之一。约瑟夫森结能快速成功可以归因于其具有完善的生产流程与设计原则。然而，约瑟夫森结的性能在很大程度上取决于衬底的制造质量、用于制造电路元件的材料以及制造过程的可重复性。一个稳定和可控的价值链是未来能改善这些参数的关键。

“MATQu”项目的主要技术目标是改进超导约瑟夫森结的材料和技术，以使其从实验室走向市场。项目的一些合作伙伴有广泛的基础设施能应对这一目标，并将贡献他们在材料、过程集成和研究方面的专业知识，以构建鲁棒的和可重复生产的量子比特。工业风格的制造基础设施将允许能优化工艺参数和系统地提高超导量子比特的性能。

减少量子比特的多变性

通常，量子比特被描述为有自己的思想，也就是说，非常大的设备到设备的多变性(variability)被测量出。为了控制量子比特的多变性，需要使用复杂的方法来调整量子比特。与传统的(冯·诺依曼)计算机体系结构相比，这又增加了量子计算机体系结构的复杂性。它是当今量子计算机中量子比特数量扩展的主要限制因素之一。

“MATQu”旨在减少量子比特之间的这种可变性。研究人员将研究所有材料参数和工艺步骤对设备可变性的影响。为此，该联盟将在开发工艺步骤和设计实验方面收集广泛的知识和经验，以减少特定工艺参数对设备性能的影响。弗劳恩霍IAF的项目协调员Rüdiger Quay教授解释说：“虽然我们不期望在未来5到10年内达到传统计算机芯片的集成水平，但我们肯定会在超导量子比特的多变性降低方面迈出一大步。”

在基板技术、工艺技术和工具方面，MATQu汇集了该领域欧洲的主要参与者，包括四家大型实时操作系统。MATQu的18家合作伙伴在整个价值链中以最优的方式相互补充，以创造出实质性的竞争优势，例如推出更好的和更快上市的约瑟夫森结量子计算技术和材料。（编译: Julien）