ETH Zürich - PSI Quantum Computing Hub

Lab Concept for the ETH Quantum Device Lab, Prof. Andreas Wallraff • Villigen • 2020-21.

Die Aufgabe bestand darin, ein Labor für Quantencomputerforschung der ETH in eine bestehende Forschungshalle am Paul Scherrer Institut einzurichten. Dabei ging es einerseits darum, die technische Anordnung der Geräte bezüglich kurzer Distanzen für die Minimierung des Signalverlusts, der Zugänglichkeit für den Aufbau und die Durchführung der Experimente, sowie der Abschirmung elektromagnetischer Interferenzen zu optimieren. Andererseits sollte in der 1964 erstellten Halle ein atmosphärischer Ort geschaffen werden, um den hochqualifizierten Wissenschaftler:innen ein anregendes und Austausch-förderndes Arbeitsumfeld zu bieten.

Das Einziehen einer Zwischendecke erweiterte die Raumfläche und schied auch zwei Ebenen mit unterschiedlichen Qualitäten aus. Die untere Ebene, mit einem Fensterband über die Aare, wird für den Aufbau der Experimente in den grossen zylindrischen Kryostaten genutzt; im rückwärtigen, fensterlosen Bereich ist der gegen Lärm und Interferenzen abgeschirmte Raum für die Kühltechnik untergebracht. Die obere Ebene wird über die beiden Obergaden belichtet und bietet Arbeitsplätze und einen Aufenthaltsbereich mit Teeküche. Der bestehende auf Schienen geführte Kran kann im überhohen Eingangsbereich weiterhin für Materialtransporte zwischen den Ebenen benutzt werden.

Die Umsetzung erfolgte in Zusammenarbeit mit der PSI-Bauabteilung.

Our task was to develop the layout for an ETH Zurich quantum computing lab in an existing research building at the Paul Scherrer Institute. On the one hand, we developed a spatial configuration of the experimental setup to optimize for short distances between components (for maximum signal strength), accessibility for setup and maintenance, as well as shielding against electromagnetic interference. On the other hand, the adaptation of the 1964 concrete structure should provide an atmospheric work environment and facilitate exchange among the highly qualified scientists performing their research there.

An additional floor enlarges the usable surface area and creates two levels with contrasting qualities. The lower level, with a band of windows overlooking the Aare river, is used for the experimental setup with large cylindrical cryostats; the acoustically and electromagnetically enclosed area in the back houses the mechanical systems that cool the experimental samples to near absolute zero temperature. The upper level is illuminated by clerestory windows on both sides and provides work areas and a coffee zone.

 

Leistungen: Funktionsanalyse, räumliches Konzept, Beratung bei der Ausführung.

Services: technical analysis, spatial concept, design consulting during implementation.