05 Fakultät Informatik, Elektrotechnik und Informationstechnik
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Item Open Access Rigorous compilation for near-term quantum computers(2024) Brandhofer, Sebastian; Polian, Ilia (Prof.)Quantum computing promises an exponential speedup for computational problems in material sciences, cryptography and drug design that are infeasible to resolve by traditional classical systems. As quantum computing technology matures, larger and more complex quantum states can be prepared on a quantum computer, enabling the resolution of larger problem instances, e.g. breaking larger cryptographic keys or modelling larger molecules accurately for the exploration of novel drugs. Near-term quantum computers, however, are characterized by large error rates, a relatively low number of qubits and a low connectivity between qubits. These characteristics impose strict requirements on the structure of quantum computations that must be incorporated by compilation methods targeting near-term quantum computers in order to ensure compatibility and yield highly accurate results. Rigorous compilation methods have been explored for addressing these requirements as they exactly explore the solution space and thus yield a quantum computation that is optimal with respect to the incorporated requirements. However, previous rigorous compilation methods demonstrate limited applicability and typically focus on one aspect of the imposed requirements, i.e. reducing the duration or the number of swap gates in a quantum computation. In this work, opportunities for improving near-term quantum computations through compilation are explored first. These compilation opportunities are included in rigorous compilation methods to investigate each aspect of the imposed requirements, i.e. the number of qubits, connectivity of qubits, duration and incurred errors. The developed rigorous compilation methods are then evaluated with respect to their ability to enable quantum computations that are otherwise not accessible with near-term quantum technology. Experimental results demonstrate the ability of the developed rigorous compilation methods to extend the computational reach of near-term quantum computers by generating quantum computations with a reduced requirement on the number and connectivity of qubits as well as reducing the duration and incurred errors of performed quantum computations. Furthermore, the developed rigorous compilation methods extend their applicability to quantum circuit partitioning, qubit reuse and the translation between quantum computations generated for distinct quantum technologies. Specifically, a developed rigorous compilation method exploiting the structure of a quantum computation to reuse qubits at runtime yielded a reduction in the required number of qubits of up to 5x and result error by up to 33%. The developed quantum circuit partitioning method optimally distributes a quantum computation to distinct separate partitions, reducing the required number of qubits by 40% and the cost of partitioning by 41% on average. Furthermore, a rigorous compilation method was developed for quantum computers based on neutral atoms that combines swap gate insertions and topology changes to reduce the impact of limited qubit connectivity on the quantum computation duration by up to 58% and on the result fidelity by up to 29%. Finally, the developed quantum circuit adaptation method enables to translate between distinct quantum technologies while considering heterogeneous computational primitives with distinct characteristics to reduce the idle time of qubits by up to 87% and the result fidelity by up to 40%.Item Open Access Sharp MIR plasmonic modes in gratings made of heavily doped pulsed laser-melted Ge1-xSnx(2023) Berkmann, Fritz; Steuer, Oliver; Ganss, Fabian; Prucnal, Slawomir; Schwarz, Daniel; Fischer, Inga Anita; Schulze, JörgItem Open Access Top‐down approach to study chemical and electronic properties of perovskite solar cells : sputtered depth profiling versus tapered cross‐sectional photoelectron spectroscopies(2021) Das, Chittaranjan; Zia, Waqas; Mortan, Claudiu; Hussain, Navid; Saliba, Michael; Ingo Flege, Jan; Kot, MałgorzataA study of the chemical and electronic properties of various layers across perovskite solar cell (PSC) stacks is challenging. Depth‐profiling photoemission spectroscopy can be used to study the surface, interface, and bulk properties of different layers in PSCs, which influence the overall performance of these devices. Herein, sputter depth profiling (SDP) and tapered cross‐sectional (TCS) photoelectron spectroscopies (PESs) are used to study highly efficient mixed halide PSCs. It is found that the most used SDP‐PES technique degrades the organic and deforms the inorganic materials during sputtering of the PSCs while the TCS‐PES method is less destructive and can determine the chemical and electronic properties of all layers precisely. The SDP‐PES dissociates the chemical bonding in the spiro‐MeOTAD and perovskite layer and reduces the TiO2, which causes the chemical analysis to be unreliable. The TCS‐PES revealed a band bending only at the spiro‐MeOTAD/perovskite interface of about 0.7 eV. Both the TCS and SDP‐PES show that the perovskite layer is inhomogeneous and has a higher amount of bromine at the perovskite/TiO2 interface.Item Open Access Modulationsdotierte Germanium-MOSFETs für den Spin-Transport in zweidimensionalen Lochgasen(2023) Weißhaupt, David; Schulze, Jörg (Prof. Dr. habil.)Die Halbleiter-Spintronik beschäftigt sich mit der Entwicklung neuer Bauelementkonzepte, die den intrinsischen Spin-Freiheitsgrad des Elektrons ausnutzen. Dabei werden spin-basierte Logik-Bauelemente aufgrund des geringen Energiebedarfs zum Umschalten der Spin-Orientierung als aussichtsreiche Kandidaten für zukünftige Transistor-Anwendungen diskutiert. Anzuführen sind hierfür beispielsweise der Spin-Feldeffekttransistor (FET) nach Datta und Das sowie der Spin-Metall-Oxid-Halbleiter-FET von Sugahara und Tanaka. Für diese Bauteilkonzepte müssen jedoch vier grundlegende Komponenten beherrscht werden: Die Spin-Information muss in den Halbleiter eingebracht (Spin-Injektion), transportiert sowie evtl. manipuliert (Spin-Transport & Spin-Manipulation) und final wiederum detektiert (Spin-Detektion) werden. Für die Integration dieser Bauelemente in die bestehende komplementäre Metall-Oxid-Halbleiter-Technologie ist eine elektrische Spin-Injektion bzw. Spin-Detektion notwendig. Die Realisierung von halbleiterbasierten spintronischen Bauelementen erfordert allerdings ein Materialsystem, das gute Spin-Transporteigenschaften sowie eine starke Spin-Bahn-Wechselwirkung für eine potenzielle Spin-Manipulation aufweist. Als vielversprechendes System hat sich hier das zwei-dimensionale Lochgas (engl. „two-dimensional hole gas“, 2DHG), welches in einer Si1-xGex/Ge/Si1-xGex Heterostruktur gebildet wird, erwiesen. Trotz der guten Eignung dieses Systems konnte bisher noch keine elektrische Spin-Injektion demonstriert werden, hauptsächlich wegen der Schwierigkeit, zuverlässige ferromagnetische Kontakte mit dem vergrabenen 2DHG herzustellen. Diese Arbeit befasst sich nun mit der elektrischen Spin-Injektion und Spin-Detektion in ein hochbewegliches (µ = (3,02 ± 0,01) ⋅ 10^4 cm^2/Vs) Ge 2DHG. Die für das Ge 2DHG zugehörige Si1-xGex/Ge/Si1-xGex Heterostruktur wurde dabei mittels Molekularstrahlepitaxie epitaktisch auf einem Si-Substrat gezüchtet. Um dieses Ziel zu erreichen, werden verschiedene Untersuchungsschwerpunkte adressiert. Zunächst werden zur Optimierung der Spin-Transporteigenschaften unterschiedliche Designs der Si1-xGex/Ge/Si1-xGex Heterostruktur auf der (100) Kristallorientierung untersucht. Dazu wurden anhand von Hall-Strukturen Tieftemperaturmagnetwiderstandsmessungen durchgeführt. Hierbei werden Shubnikov-de Haas Oszillationen beobachtet, aus denen die Ladungsträgerdichte, effektive Masse und Quantenstreuzeit des Ge 2DHGs extrahiert werden. Das daraus resultierende optimierte Design mit einer Modulationsdotierung von N_A = 5 ⋅ 10^17 cm^-3 und einer Ge-Quantentopf (engl. „quantum well“, QW) Dicke von d = 15 nm wird dann auf die (111) Kristallorientierung übertragen. Für die elektrische Spin-Injektion und Spin-Detektion werden als ferromagnetischen Kontakt dünne Mn5Ge3-Schichten, die mittels Interdiffusion direkt in den Ge-QW wachsen, benutzt. Dazu wird vor der Bildung der Kontakte die gesamte Si1-xGex-Deckschicht oberhalb des Ge-QWs mithilfe eines Trocken-Ätzprozesses entfernt. Zur Untersuchung der magnetischen Eigenschaften werden die so hergestellten Mn5Ge3-Mikromagnete mit einem supraleitenden Quanteninterferenzmagnetometer analysiert. Dabei konnte nur für die (111) Kristallorientierung die ferromagnetische Natur der gewachsenen Mn5Ge3-Schicht nachgewiesen werden. Durch die Variation der Formanisotropie ergeben sich unterschiedliche Koerzitivfeldstärken. Der Nachweis der elektrischen Spin-Injektion erfolgt schließlich anhand von Magnetwiderstandsmessungen an lateralen Mn5Ge3/Ge 2DHG/Mn5Ge3 Spin-Ventil Bauelementen. Dazu werden die zuvor untersuchten ferromagnetischen Mn5Ge3-Kontakte in einem Abstand von ca. l ≈ 135 nm im vergrabenen Ge-QW platziert. Die Experimente zeigen einen Riesenmagnetowiderstand (engl. „giant magneto resistance“, GMR) als Nachweis einer erfolgreichen elektrischen Spin-Injektion. Neben der elektrischen Spin-Injektion beinhaltet das auch den Spin-Transport im Ge 2DHG sowie die finale Spin-Detektion am zweiten ferromagnetischen Mn5Ge3-Kontakt. In Übereinstimmung zu den Spin-Transportuntersuchungen zeigt das GMR-Signal eine starke Abhängigkeit von der Temperatur und konnte bis zu einer maximalen Temperatur von T = 13 K beobachtet werden. Neben der elektrischen Spin-Injektion und Spin-Detektion wird für die Realisierung von Spin-Transistoren eine funktionierende Gate-Technologie vorausgesetzt. Um diese zu demonstrieren, werden zunächst auf Basis des Ge 2DHGs klassische modulationsdotierte Feldeffekttransistoren (MODFET) hergestellt und elektrisch charakterisiert. Mit einem An-Aus-Verhältnis von I_ON/I_OFF = 3,2⋅10^6 bei einer Steilheit von SS = 64 mV⁄dec könnte der Ge 2DHG MODFET unabhängig von der Halbleiter-Spintronik auch für zukünftige Tieftemperaturanwendungen interessant sein. Der Spin-FET nach Datta und Das würde dann durch das Tauschen der Source-Drain-Kontakte in ferromagnetische Mn5Ge3-Kontakte entstehen. Technologisch bedingt sind im Rahmen dieser Arbeit allerdings nur Transistoren mit einer minimalen Gate-Länge von L = 1 µm herstellbar. Da der Spin im Ge 2DHG über diese Länge nicht transportiert werden kann, ist die Realisierung eines Spin-Transistors technologiebedingt nicht möglich.Item Open Access Plasmonic gratings from highly doped Ge1-ySny films on Si(2021) Berkmann, Fritz; Ayasse, Markus; Schlipf, Jon; Mörz, Florian; Weißhaupt, David; Oehme, Michael; Prucnal, Slawomir; Kawaguchi, Yuma; Schwarz, Daniel; Fischer, Inga Anita; Schulze, JörgPlasmonic modes in metal structures are of great interest for optical applications. While metals such as Au and Ag are highly suitable for such applications at visible wavelengths, their high Drude losses limit their usefulness at mid-infrared wavelengths. Highly n-doped Ge1-ySny alloys are interesting possible alternative materials for plasmonic applications in this wavelength range. Here, we investigate the use of highly n-doped Ge1-ySny films grown directly on Si by molecular beam epitaxy with varying Sn-content from 0% up to 7.6% for plasmonic grating structures. We compare plasma wavelengths and relaxation times obtained from electrical and optical characterization. While theoretical considerations indicate that the decreasing effective mass with increasing Sn content in Ge1-ySny films could improve performance for plasmonic applications, our optical characterization results show that the utilization of Ge1-ySny films grown directly on Si is only beneficial if material quality can be improved.Item Open Access Stable and mass-conserving high-dimensional simulations with the sparse grid combination technique for full HPC systems and beyond(2024) Pollinger, Theresa; Pflüger, Dirk (Prof. Dr.)In the light of the ongoing climate crisis, mastering controlled plasma fusion has the potential to be one of the pivotal scientific achievements of the 21st century. To understand the turbulent fields in confined fusion devices, simulation has been and continues to be both an asset and a challenge. The main limiting factor to large-scale high-fidelity predictive simulations lies in the Curse of Dimensionality, which dominates all grid-based discretizations of plasmas based on the Vlasov-Poisson and Vlasov-Maxwell equations. In the full formulation, they result in six-dimensional grids and fine scales that need to be resolved, leading to a potentially untractable number of degrees of freedom. Typical approaches to this problem - coordinate transformations such as gyrokinetics, grid adaptation, restricting oneself to limited resolutions - do not directly address the Curse of Dimensionality, but rather work around it. The sparse grid combination technique, which forms the center of this work, is a multiscale approach that alleviates the curse of dimensionality for time-stepping simulations: Multiple regular grid-based simulations are run and update each other’s information throughout the course of simulation time. The present thesis improves upon the former state-of-the-art of the combination technique in three ways: introducing conservation of mass and numerical stability through the use of better-suited multiscale basis functions, optimizing the code for large-scale HPC systems, and extending the combination technique to the widely-distributed setting. Firstly, this thesis analyzes the often-used hierarchical hat function from the viewpoint of biorthogonal wavelets, which allows to replace the hierarchical hat function by other multiscale functions (such as the mass-conserving CDF wavelets) in a straightforward manner. Numerical studies presented in the thesis show that this not only introduces conservation but also increases accuracy and avoids numerical instabilities - which previously were a major roadblock for large-scale Vlasov simulations with the combination technique. Secondly, the open-source framework DisCoTec was extended to scale the combination technique up to the available memory of entire supercomputing systems. DisCoTec is designed to wrap the combination technique around existing grid-based solvers and draws on the inherent parallelism of the combination technique. Among several other contributions, different communication-avoiding multiscale reduction schemes were developed and implemented into DisCoTec as part of this work. The scalability of the approach is asserted by an extensive set of measurements in this thesis: DisCoTec is shown to scale up to the full system size of four German supercomputers, including the three CPU-based Tier-0/Tier-1 systems. Thirdly, the combination technique was further extended to the widely-distributed setting, where two HPC systems synchronously run a joint simulation. This is enabled by file transfer as well as sophisticated algorithms for assigning the different simulation instances to the systems, two of which were developed as part of this work. By the resulting drastic reductions in the communication volume, tolerable transfer times for combination technique simulations on different HPC systems have been achieved for the first time. These three advances - improved numerical properties, scaling efficiently up to full system sizes, and the possibility to extend the simulation beyond a single system - show the sparse grid combination technique to be a promising approach for future high-fidelity simulations of higher-dimensional problems, such as plasma turbulence.Item Open Access Einfluss von Protonen- und Elektronenbestrahlungen auf die photovoltaischen Parameter von Cu(In,Ga)Se2-Solarzellen(2004) Weinert, Kristin; Werner, Jürgen (Prof. Dr.)Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den Auswirkungen von Elektronen- und Protonenbestrahlung auf die elektrischen Eigenschaften von Cu(In,Ga)Se2-Solarzellen. Die Schwerpunkte liegen dabei in Bestrahlungsexperimenten mit Elektronen der Energie 1 und 3 MeV und mit Protonen der Energie 110, 210 und 290 keV. Den experimentellen Untersuchungen geht eine theoretische Berechnung der zu erwartenden Strahlenschäden voraus. Die theoretische Beschreibung von Strahlenschäden durch hochenergetische Elektronen in Cu(In,Ga)Se2 verlangt eine Unterscheidung in eine primäre, direkt durch eingestrahlte Elektronen verursachte und in eine, durch primär verlagerte Atome bewirkte, sekundäre Schädigung. Die Berechnung der Verlagerungsraten, welche die Anzahl der von den Gitterplätzen entfernten Atome der Cu(In,Ga)Se2-Schicht definieren, erfolgt für die Elektronenbestrahlung durch Anwendung eines analytischen Modells, das die Wechselwirkung zwischen Elektronen und Festkörperatomen beschreibt. Ausgehend von den primären Verlagerungsraten lässt sich mit Hilfe eines Monte-Carlo-Programmes die Auswirkung der verlagerten Atome auf das umgebende Cu(In,Ga)Se2-Material untersuchen und damit die Gesamtverlagerungsrate im Cu(In,Ga)Se2 durch hochenergetischen Elektronen bestimmen. Die theoretische Verlagerungsrate beträgt für die Bestrahlung mit 1-MeV-Elektronen etwa 10 cm-1 und für die 3-MeV-Elektronenbestrahlung etwa 50 cm-1. Neben der durch die Elektronenbestrahlung verursachten Verlagerungsraten von Atomen im Cu(In,Ga)Se2 liefert das Monte-Carlo-Programm auch Informationen über die räumliche Verteilung von Vakanzen, die durch einen primären Treffer eines Elektrons an einem Atom im Cu(In,Ga)Se2 erzeugt wurden. Die Untersuchung dieser räumlichen Verteilung zeigt, dass ein primärer Treffer eines Elektrons durch den sekundären Verlagerungseffekt eine Vielzahl von Verlagerungen in einer eng lokalisierten Umgebung des primären Treffers verursachen kann. Die lokale Dichte dieser Verlagerungen ist so groß, das eine Interaktion der erzeugten Punktdefekte und damit die Bildung von Defektkomplexen, die aus mehreren Punktdefekten bestehen, sehr wahrscheinlich wird. Die in den Bestrahlungsexperimenten bestimmten Generationsraten für tiefe Defekte korrelieren nicht mit den theoretischen Verlagerungsraten, sondern mit den abgeschätzten Generationsraten für Defektkomplexe. Die Untersuchung der Auswirkungen von Protonenbestrahlungen auf Cu(In,Ga)Se2 erfolgt ebenfalls mit dem Monte-Carlo-Programm. Die in den Bestrahlungsexperimenten gewählten Protonenenergien verursachen theoretisch unter der Voraussetzung eines senkrechten Einfalls der Protonen eine maximale Verlagerungsrate in unterschiedlichen Tiefen des Cu(In,Ga)Se2-Absorbers: Die Bestrahlung mit 110-keV-Protonen schädigt vor allem eine Schicht des Cu(In,Ga)Se2-Absorbers, die sich unmittelbar an der Grenzfläche zum CdS befindet, während die Bestrahlung mit 210-keV-Protonen eher in der Mitte der Cu(In,Ga)Se2-Schicht und die Bestrahlung mit 290-keV-Protonen im Bereich des Rückkontakts die größte Schädigung verursacht. Aus der Gesamtzahl der in der Cu(In,Ga)Se2-Schicht erzeugten Vakanzen lassen sich die Verlagerungsraten für die Protonenbestrahlungen bestimmen. Die theoretischen Verlagerungsraten betragen 86000 cm-1 für die Bestrahlung mit 110-keV-Protonen, 119000 cm-1 für die 210-keV-Protonenbestrahlung und 143000 cm-1 für die 290-keV-Protonenbestrahlung. Die Betrachtung der räumlichen Verteilung der durch ein einzelnes Proton verursachten Verlagerungen zeigt, dass der sekundäre Verlagerungseffekt im noch viel stärkeren Maße als für die Elektronenbestrahlungen lokal begrenzte Gebiete mit einer sehr hohen Defektdichte erzeugt. Damit erscheint eine Wechselwirkung dieser Defekte und die Bildung von Defektkomplexen als sehr wahrscheinlich. Die durch die Protonenbestrahlung gebildeten Defektkomplexe können somit der Ursprung der in den Bestrahlungsexperimenten elektrisch gemessenen Störstellen sein.Item Open Access Measurement of transient overvoltages by capacitive electric field sensors(2024) Probst, Felipe L.; Beltle, Michael; Tenbohlen, StefanThe accurate measurement and the investigation of electromagnetic transients are becoming more important, especially with the increasing integration of renewable energy sources into the power grid. These sources introduce new transient phenomena due to the extensive use of power electronics. To achieve this, the measurement devices must have a broadband response capable of measuring fast transients. This paper presents a capacitive electric field sensor-based measurement system to measure transient overvoltages in high-voltage substations. The concept and design of the measurement system are first presented. Then, the design and concept are validated using tests performed in a high-voltage laboratory. Afterwards, two different calibration techniques are discussed: the simplified method (SM) and the coupling capacitance compensation (CCC) method. Finally, three recorded transients are evaluated using the calibration methods. The investigation revealed that the SM tends to overestimate the maximum overvoltage, highlighting the CCC method as a more suitable approach for calibrating transient overvoltage measurements. This measurement system has been validated using various measurements and can be an efficient and flexible solution for the long-term monitoring of transient overvoltages in high-voltage substations.Item Open Access Mobility and homogeneity effects on the power conversion efficiency of solar cells(2008) Mattheis, Julian; Werner, Jürgen H. (Prof. Dr. rer. nat. habil.)The thesis on hand investigates the interplay between detailed radiation balances and charge carrier transport. The first part analyzes the role of limited carrier transport for the efficiency limits of $pn$-junction solar cells. The second part points out the influence of transport on the absorption and emission of light in inhomogeneous semiconductors. By incorporating an integral term that accounts for the repeated internal emission and reabsorption of photons (the so-called photon recycling) into the diffusion equation for the minority carriers, the first part of the thesis develops a self-consistent model that is capable of describing the power conversion efficiencies of existing devices as well as of devices in the radiative recombination limit. It is shown that the classical diode theory without the inclusion of photon recycling produces accurate results only if the minority carrier lifetime is at least ten times smaller than the radiative lifetime. The thesis shows that even in the radiative recombination limit, charge carrier transport is extremely important. The thesis thus presents a universal criterion that needs to be fulfilled by any photovoltaic material in order to obtain high power conversion efficiency. The numerical results are analyzed and compared to an analytical approximation. The thesis applies the developed model to solar cells made of crystalline silicon, amorphous silicon and Cu(In,Ga)Se$_2$ (CIGS). It shows that crystalline silicon solar cells neither have transport problems in the radiative recombination limit nor in existing devices. In Cu(In,Ga)Se$_2$ solar cells, mobilities are at most two orders of magnitude above the critical mobility and guarantee complete carrier collection only close to the radiative limit. The second part of the thesis investigates the role of carrier transport for the absorption and emission of light in semiconductors with band gap fluctuations. The chapter develops an analytical statistical model to describe the absorption and emission spectra of such inhomogeneous semiconductors. Particular emphasis is placed on the role of the length-scale of the band gap fluctuations. As it turns out, the crucial quantity with respect to the emission spectrum is the ratio of the charge carrier transport length and the length-scale of the band gap fluctuations. Both, absorption edge and emission peak are broadened by band gap fluctuations. Comparison with numerical simulations underlines the importance of the fluctuation length in relation to the diffusion length. The model is applied to experimental absorption and photoluminescence data of Cu(In,Ga)Se$_2$ thin films with varying gallium content. The ternary compounds CuInSe$_2$ and CuGaSe$_2$ exhibit the smallest magnitude of fluctuations with standard deviations in the range of $20-40 \meV$. The fact that the quaternary compounds show standard deviations of up to $65 \meV$ points to alloy disorder as one possible source of band gap fluctuations. All observed fluctuations occur on a very small length scale that is at least ten times smaller than the electron diffusion length of approximately $1 \mum$.Item Open Access Quantum support vector machines of high-dimensional data for image classification problems(2023) Vikas Singh, RajputThis thesis presents a comprehensive investigation into the efficient utilization of Quantum Support Vector Machines (QSVMs) for image classification on high-dimensional data. The primary focus is on analyzing the standard MNIST dataset and the high-dimensional dataset provided by TRUMPF SE + Co. KG. To evaluate the performance of QSVMs against classical Support Vector Machines (SVMs) for high-dimensional data, a benchmarking framework is proposed. In the current Noisy Intermediate Scale Quantum (NISQ) era, classical preprocessing of the data is a crucial step to prepare the data for classification tasks using NISQ machines. Various dimensionality reduction techniques, such as principal component analysis (PCA), t-distributed stochastic neighbor embedding (tSNE), and convolutional autoencoders, are explored to preprocess the image datasets. Convolutional autoencoders are found to outperform other methods when calculating quantum kernels on a small dataset. Furthermore, the benchmarking framework systematically analyzes different quantum feature maps by varying hyperparameters, such as the number of qubits, the use of parameterized gates, the number of features encoded per qubit line, and the use of entanglement. Quantum feature maps demonstrate higher accuracy compared to classical feature maps for both TRUMPF and MNIST data. Among the feature maps, one using 𝑅𝑧 and 𝑅𝑦 gates with two features per qubit, without entanglement, achieves the highest accuracy. The study also reveals that increasing the number of qubits leads to improved accuracy for the real-world TRUMPF dataset. Additionally, the choice of the quantum kernel function significantly impacts classification results, with the projected type quantum kernel outperforming the fidelity type quantum kernel. Subsequently, the study examines the Kernel Target Alignment (KTA) optimization method to improve the pipeline. However, for the chosen feature map and dataset, KTA does not provide significant benefits. In summary, the results highlight the potential for achieving quantum advantage by optimizing all components of the quantum classifier framework. Selecting appropriate dimensionality reduction techniques, quantum feature maps, and quantum kernel methods is crucial for enhancing classification accuracy. Further research is needed to address challenges related to kernel optimization and fully leverage the capabilities of quantum computing in machine learning applications.