Entwurf einer vier Kanal Mischer Platine zur Manipulation von supraleitenden Qubits

by Mr Julian Danglemaier

Thursday Aug 4, 2022, 2:00 PM → 2:45 PM Europe/Berlin

Vortrag zur Masterarbeit von Julian Dangelmaier zum Thema: Entwurf einer vier Kanal Mischer Platine zur Manipulation von supraleitenden Qubits

 

Am IPE wird Hard- und Software zum Manipulieren und Auslesen von Qubits, den elementaren Bausteinen von Quantencomputern, entwickelt. Supraleitende Qubits werden häufig mittels hochfrequenter Signale bis 10 GHz angesprochen. Die bestehende HF-Hardware des FPGA basierten software defined radio vereint beide Funktionen auf einer Platine und erreicht die benötigte Frequenzkonversion mittels einer zweistufigen Modulator- und Mischer-Architektur. Multi Qubit Systeme erfordern nun mehr Manipulations- als Auslese-Leitungen. Daher wird in dieser Arbeit ergänzend eine neuere, vereinfachte Architektur mit vier Manipulationskanälen entwickelt. Jeder Kanal besitzt zwei wählbare Signal-Pfade für Signale je eines Ausgangs im Multi-Nyquistzonen Betrieb der FPGA-Platform: Der Direkt-Pfad ermöglicht die Pegelkonditionierung ohne Frequenzkonversion, falls diese direkt im zur Manipulation erforderlichen Zielband liegen. Der alternative Mischer-Pfad konvertiert die Signale vorher mittels eines Mischers und eines digital einstellbaren Lokaloszillators zu einer höheren Ausgangsfrequenz. Unabhängig vom Signalpfad kann das Signal um maximal 30,5 dB am Ausgang digital in 0,5 dB Schritten gedämpft werden. Zur Steuerung aus der digitalen Domäne wurde ein Linux Treiber entwickelt, der alle Einstellmöglichkeiten der Hardware dem Nutzer bereitstellt. Zusätzlich können vier der entwickelten Systeme und die bestehende Manipulations- und Auslese-Hardware mittels Daisy-Chaining an einem Kommunikationsbus betrieben werden. Es ist mit dem entwickelten System eine Manipulation eines Qubits sowohl mit dem Direkt- als auch mit dem Mischer-Pfad gelungen.

 

Vortragssprache: Deutsch