imec fertigt erstes Quantum‑Dot‑Qubit mit High‑NA‑EUV‑Lithografie

Quantencomputer versprechen enorme Rechenleistungen für bestimmte Probleme – etwa in der Materialforschung, Chemie oder Medikamentenentwicklung. Doch ein grundlegendes Hindernis bleibt: Wie produziert man große Mengen identischer Qubits mit industrieller Präzision?

Ein neuer Meilenstein des belgischen Forschungszentrums imec deutet darauf hin, dass die Antwort aus der modernen Halbleiterfertigung kommen könnte.

Das Institut meldete die erste Demonstration eines Quantum‑Dot‑Qubit‑Bauelements, das mit ASMLs High‑NA‑EUV‑Lithografie gefertigt wurde. Damit zeigt sich erstmals, dass die fortschrittlichste Belichtungstechnologie der Chipindustrie auch für Quantenhardware eingesetzt werden kann.

Wichtig: Es handelt sich noch nicht um einen fertigen Quantenprozessor. Die Demonstration zeigt jedoch, dass Quantenbauteile grundsätzlich mit denselben Werkzeugen hergestellt werden können, die für zukünftige Generationen klassischer Computerchips entwickelt werden.

Was imec konkret gezeigt hat

Im Mai 2026 präsentierte imec ein funktionierendes Netzwerk aus Quantum‑Dot‑Qubits, dessen Strukturen mit High‑NA‑EUV‑Lithografie auf einem Silizium‑Wafer definiert wurden.

Diese Technologie – High‑NA steht für „High Numerical Aperture“ – ermöglicht deutlich höhere Auflösung als frühere EUV‑Systeme. Damit lassen sich extrem kleine und präzise Strukturen auf Silizium erzeugen, die für künftige Chipgenerationen unterhalb der 2‑Nanometer‑Technologie benötigt werden.

Für Quantum‑Dot‑Qubits ist diese Präzision besonders wichtig. Die Qubits entstehen durch nanoskalige Gate‑Strukturen im Silizium, deren genaue Geometrie das Verhalten der Quantenbits bestimmt. Mit High‑NA‑EUV lassen sich diese Strukturen mit sehr kleinen Abständen und hoher Wiederholgenauigkeit herstellen.

imec veröffentlichte dabei keine vollständigen Details zum Prozess – etwa zu Resist‑Stacks, Ätzschritten oder Ausbeute. Entscheidend ist jedoch der Nachweis, dass solche Quantenstrukturen auf einer Lithografieplattform erzeugt werden können, die eigentlich für die modernsten Industriechips entwickelt wurde.

Warum High‑NA‑EUV für Quantencomputer wichtig sein könnte

Viele Quantencomputer‑Ansätze funktionieren im Labor gut mit wenigen Qubits. Das eigentliche Problem beginnt, wenn man Tausende oder Millionen davon zuverlässig herstellen möchte.

Hier könnten siliziumbasierte Quantum‑Dot‑Qubits einen Vorteil haben. Sie werden direkt in Halbleiterstrukturen integriert – ähnlich wie Transistoren in heutigen Chips.

Wenn diese Qubits mit denselben Lithografietechnologien gefertigt werden können wie moderne Prozessoren, ergeben sich mehrere Vorteile:

• deutlich kleinere und präzisere Strukturen auf dem Wafer
• bessere Ausrichtung und Reproduzierbarkeit der Muster
• potenzielle Kompatibilität mit industriellen Halbleiterprozessen

Kurz gesagt: Wenn Quantenhardware die Infrastruktur der Chipindustrie nutzen kann, wird Skalierung realistischer.

Wenn Quanten‑ und klassische Chipfertigung zusammenwachsen

Traditionell wurden viele Quantenbauteile in spezialisierten Laborprozessen hergestellt – oft mit maßgeschneiderten Fertigungsschritten, die kaum industriell skalierbar sind.

Die imec‑Demonstration deutet auf eine andere Entwicklung hin: Quantenbauteile könnten zunehmend innerhalb der bestehenden Halbleiter‑Ökosysteme entstehen.

Die Chipindustrie verfügt bereits über jahrzehntelange Erfahrung mit:

• Nanometer‑Lithografie und präziser Strukturkontrolle
• komplexer Prozessintegration mit hunderten Fertigungsschritten
• Massenproduktion auf 300‑mm‑Wafern
• Metrologie, Fehleranalyse und Yield‑Optimierung

Wenn Quanten‑Qubits auf diesen Strukturen aufbauen können, könnte ihre Entwicklung stärker dem klassischen Halbleiter‑Fahrplan folgen.

Rolle der europäischen NanoIC‑Pilotlinie

Die Forschung steht im Zusammenhang mit NanoIC, Europas größter Pilotlinie für fortgeschrittene Halbleitertechnologie, die auf dem imec‑Campus im belgischen Leuven betrieben wird.

Das Projekt umfasst eine Gesamtinvestition von rund 2,5 Milliarden Euro. Etwa 700 Millionen Euro stammen von der Europäischen Union, weitere 700 Millionen von nationalen und regionalen Regierungen; der Rest kommt von Industriepartnern.

NanoIC ist Teil des europäischen Chips‑Acts und dient als Testumgebung für Technologien jenseits der 2‑Nanometer‑Generation. Unternehmen und Forschungseinrichtungen können dort neue Prozessschritte und Chiparchitekturen erproben, bevor sie Milliarden in eine kommerzielle Fertigung investieren.

Ein zentrales Werkzeug dieser Infrastruktur ist ASMLs High‑NA‑EUV‑System, eines der modernsten Lithografiegeräte der Welt, das im 300‑mm‑Reinraum von imec installiert wurde.

Teil eines globalen High‑NA‑Ökosystems

Der imec‑Meilenstein ist auch ein Zeichen für die wachsende Bedeutung von High‑NA‑EUV weltweit.

Diese nächste Generation der EUV‑Lithografie soll zukünftige Prozessor‑ und Speichertechnologien ermöglichen und wird voraussichtlich ab Ende dieses Jahrzehnts in kommerziellen Chipfabriken eingesetzt.

ASML arbeitet dazu eng mit Forschungspartnern wie imec zusammen, etwa in gemeinsamen Laboren für High‑NA‑Lithografie.

Parallel expandiert das Unternehmen global: So kooperiert ASML beispielsweise mit Tata Electronics, um Lithografie‑Technologie und Know‑how für Indiens erste kommerzielle 300‑mm‑Chipfabrik in Dholera im Bundesstaat Gujarat bereitzustellen.

Diese Projekte zeigen, wie weltweit neue Halbleiter‑Ökosysteme entstehen – von Europa bis Indien.

Warum dieser Schritt wichtig ist

Der imec‑Durchbruch bedeutet noch nicht, dass großskalige Quantencomputer unmittelbar bevorstehen. Die Demonstration zeigt weder Millionen Qubits noch fehlerkorrigierte Quantenprozessoren.

Was sie jedoch beweist, ist möglicherweise genauso entscheidend: Die modernsten Werkzeuge der Chipindustrie können Quantenbauteile herstellen.

Wenn sich dieser Ansatz weiterentwickelt, könnten zukünftige Quantenprozessoren nicht nur im Labor entstehen – sondern in denselben Fertigungsumgebungen, die bereits heute die Grundlage der globalen Mikroelektronik bilden.