MA / FP / HW: Entwicklung eines leistungsarmen Zirkulators für kryogene Umgebungen / Quantencomputing
Beschreibung
Das Auslesen supraleitender Qubits erfordert den Einsatz von Zirkulatoren und Isolatoren in kryogener Umgebung. Sie dienen dem Schutz der Qubits vor Rauschen, welches unter anderem durch Ausleseverstärker verursacht wird. Die dabei in der Auslesekette typischerweise verwendeten Ferrit-Zirkulatoren weisen ein großes physikalisches Volumen und hohe Verluste auf, wodurch eine Limitation von Qubitskalierbarkeit und Messgenauigkeit folgen.
Diese Einschränkungen lassen sich durch On-Chip oder PCB-basierte Zirkulatoren überwinden. In der Arbeit sollen verschiedene Zirkulator-Architekturen hinsichtlich eines Einsatzes in der Auslesekette supraleitender Qubits eingeordnet werden. Anschließend soll eine vielversprechende Architektur untersucht und konzeptioniert werden.
Forschungsfragen
- Welche Möglichkeiten gibt es einen leistungsarmen Zirkulator zu entwerfen?
- Welche Anforderungen muss ein Zirkulator für den Einsatz in supraleitenden Quantencomputern erfüllen?
- Wie verändert sich das Verhalten einzelner Bauelemente / wie verändern sich Materialeigenschaften bei kryogenen Temperaturen? Welcher Einfluss ergibt sich daraus für die untersuchte Zirkulator-Architektur?
Deine Kenntnisse
(Vorteilhaft, nicht zwingend notwendig)
- Grundkenntnisse Schaltungsdesign und Hochfrequenztechnik
- Erfahrung mit Simulations-Software (ADS, Cadence Virtuoso, …)
