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Mikrowellen in der Quantentechnologie

Informationsverarbeitung und Sensortechnologien auf Basis quantenmechanischer Funktionsprinzipien spielen eine wichtige Rolle in der aktuellen Forschung. In unserem Forschungsbereich integrierte Quantentechnologie bündeln wir unsere technische Expertise und unser physikalisches Verständnis hinsichtlich der benötigten Komponenten und Technologiekonzepte.

Im Bereich III/V-Elektronik  verfügen wir über eine umfassende Expertise bei elektromagnetischen Feldsimulationen und Mikrowellenschaltungen. Diese nutzen wir, um gezielt Schaltkreise für  Anwendungen in der Quantentechnologie zu entwickeln.

Unter anderem realisieren wir derzeit eine planare Leiterstruktur mit Doppelschleife zum Erzeugen einer dreidimensionalen Atomfalle nahe der Oberfläche. Sie bietet den Vorteil hoher Magnetfeldgradienten bei relativ niedrigen Strömen, kompakter Bauweise und einem verbesserten (optischen) Zugang. Das macht sie zu einem Schlüssel für die weitere Miniaturisierung atombasierter Quantensensoren.

Dreidimensionales Modell eines 1,2 cm x 1,2 cm großen Aluminiumnitrid-Chips zur Erzeugung einer magnetischen Flussdichte im Diamant
Dreidimensionales Modell eines 1,2 cm x 1,2 cm großen Aluminiumnitrid-Chips zur Erzeugung einer magnetischen Flussdichte im Diamant bei ca. 2,879 GHz zur Anregung eines Magnetfeldsensors. Der Sensor basiert auf einem Ensemble von Stickstoff-Vakanzzentren in Diamant. Die Leiterplatte wurde auf Basis von 3D-Feldsimulationen entworfen, so dass sie die Anforderungen für den Quantensensor erfüllt.
Magnetische Flussdichte der konzentrisch angeordneten Doppelschleife zum Erzeugen eines dreidimensionalen Atomeinschlusses in Umgebung der Chipoberfläche
Magnetische Flussdichte der konzentrisch angeordneten Doppelschleife zum Erzeugen eines dreidimensionalen Atomeinschlusses in Umgebung der Chipoberfläche. Planare Leiterstruktur zum Erzeugen einer dreidimensionalen Atomfalle, die gegenüber herkömmlichen Magnetfallen auf Basis makroskopischer Spulen den Vorteil hoher Magnetfeldgradienten bei relativ niedrigen Strömen, kompakter Bauweise und einem verbesserten (optischen) Zugang bietet. Sie stellt damit einen Schlüssel für die weitere Miniaturisierung atombasierter Quantensensoren dar.