Verbundprojekt: Bausteine für kryogene Quantentechnologie (qBriqs); Teilvorhaben: Bausteine für kalte Signale und schnelle Elektronik

Abstract

Die Leistungsfähigkeit moderner Quantensysteme hängt maßgeblich von der gesamten Messkette ab. Jede ungewollte äußere Störung führt unabhängig vom jeweiligen Typ des Quantensystems zu einer veränderten Kohärenzzeit oder Zustandsbesetzung. Dies hat zur Folge, dass ein besonderes Augenmerk auf die Qualität der Manipulationssignale und die Effizienz der Zustandsbestimmung gelegt werden muss. In dem Teilprojekt des Forschungsverbunds qBriqs wurden zwei Aspekte der Signalkette erforscht: kryogene Dämpfungsglieder/Filter und skalierbare Raumtemperaturelektronik. Kryogene Dämpfungsglieder/Filter wurden als elementarer Baustein zur Reduzierung der Rauschtemperatur der Qubit-Manipulationssignale näher untersucht. Dabei wurden sowohl konventionelle Dämpfungsglieder/Filter bei Temperaturen über 1 K für Multikanalanwendungen als auch alternative Ansätze für Dämpfungsglieder/Filter im Milli-Kelvin-Bereich evaluiert. Der zweite Aspekt des hier beschriebenen Teilvorhabens ist die Skalierbarkeit der Raumtemperatur-Kontroll- und Ausleseelektronik. Ziel war es, eine modulare und kostengünstige Architektur zu erarbeiten, die eine Manipulation und Auslesung einer hohen Anzahl von Qubits mit kürzesten Latenzen ermöglicht. Im Projekt wurde außerdem untersucht, inwieweit sich die Direktabtastung (Direct Sampling) mit modernen Radio-Frequency-System on-Chips (RFSoCs) realisieren lässt. Darüber hinaus wurde ein integrierter Ansatz für das heterodyne Mischen einzelner Qubits umgesetzt. Ein weiterer wichtiger Aspekt des Teilprojekts war die Zusammenführung der Komponenten und die Demonstration des Gesamtsystems bei kryogenen Temperaturen.