Development of an Automated Test and Characterization Framework for Multi-Channel DAC Boards in Qubit Control Systems

by Mr Nils Moster

Monday Apr 27, 2026, 12:00 PM → 1:00 PM Europe/Berlin

Seminarraum EG + zoom (IPE)

Final presentation of the Bachelor Thesis of Nils Moster on the Development of an Automated Test and Characterization Framework for Multi-Channel DAC Boards in Qubit Control Systems

Abstract (EN)
The Qsolid Flux-DAC Board is a modular system that provides up to 24 differential DAC channels, intended for flux pulses applied to qubits. Until now, validating these channels to verify signal integrity and calibration has been a manual process. Each channel had to be probed individually, which not only requires a considerable amount of time but also introduces the risk of human error and does not scale well.

This Bachelor's thesis describes the development of an automated testing and supervision framework designed to replace that manual workflow. At the heart of the solution is a PCB with three key capabilities:

1. Signal Distribution Network: A hardware interface to route 24 differential outputs.
2. Voltage Measurement: An embedded measurement solution for DC readings.
3. Supervision: Monitoring of all interfaces on the Qsolid Board, including the clock and the Power Management System.

By placing a microcontroller at the center of the system, the design becomes a self-contained environment for characterizing the Flux-DAC board or similar systems. The result is a significant improvement in testing speed, combined with the precision that quantum computing hardware demands.

 

Lecture Language: German

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Vortrag zur Bachelorarbeit von Nils Moster über die Entwicklung eines automatisierten Test- und Charakterisierungs-Frameworks für Mehrkanal-DAC-Boards in Qubit-Ansteuerungssystemen

Abstract (DE)
Das Qsolid Flux-DAC-Board ist ein modulares System, das bis zu 24 differentielle DAC-Kanäle bereitstellt und für Flussimpulse bei Qubits vorgesehen ist. Bislang erfolgte die Verifikation der Signalintegrität und Kalibrierung der Kanäle manuell–Jeder Kanal musste individuall geprüft werden, was nicht nur zeitaufwendig ist, sondern auch Risikobehaftet ist und nicht gut skaliert.

Diese Bachelorarbeit beschreibt die Entwicklung eines automatisierten Test- und Überwachungsframeworks, das den manuellen Arbeitsablauf ersetzen soll. Das Herzstück der Lösung ist ein PCB mit drei zentralen Funktionen:

1. Signalverteilung: Eine Hardware-Schnittstelle zum Routing von 24 differentiellen Ausgängen.
2. Spannungsmessung: Eine integrierte Mesvorrichtung für DC-Messungen.
3. Überwachung: Überwachung aller Schnittstellen auf dem Flux-DAC-Board, einschließlich des Taktsignals und des Energiemanagementsystems.

Mit einem Mikrocontroller als Zentralen Bestandteil des Systems kann das Design automatisiert das Flux-DAC-Board und ähnlicher Systeme charakterisieren. Das Ergebnis ist eine Verbesserung der Testgeschwindigkeit, die Präzise genug für die hohen Anforderungen der Quantencomputing-Hardware ist.

 

Vortragssprache: Deutsch