Superconductivity and Quantum Information Processing Circuits - Interactive curriculae of TU Ilmenau

Theoretische Elektrotechnik

Absolventen des Moduls:

• besitzen prinzipielle Kenntnisse zur Supraleitung und zu supraleitenden Materialien


• sind mit der Elektrodynamik von Supraleitern vertraut


• besitzen Kenntnis über Effekte bei schwacher Supraleitung / Josephson-Effekte
  


• verfügen über Kenntnisse zur Informationsverarbeitung mit quantenbasierten elektronischen Bauelementen


• sind über energetische Aspekte des binären Schaltens, Limitierungen beim Scaling, Einzelflussquantenelektronik und Qubits in der Quanteninformationsverarbeitung informiert

Supraleitung in der Informationstechnik

.    Überblick zur Supraleitung und über Anwendungen in der Elektronik
.    Grundlegende Tatsachen zur Supraleitung
      o    Klassifizierung der Supraleiter
      o    supraleitende Materialien
.    Theoretische Beschreibungen
      o    London-Theorie
      o    Ginzburg-Landau-Theorie
      o    nichtlokale Situationen
      o    mikroskopische Theorie
.    Elektrodynamik von Supraleitern
      o    stationäre Lösungen
      o    komplexe Leitfähigkeit/Oberflächenimpedanz
o    Leitungsstrukturen
.    Schwache Supraleitung
      o    Tunneleffekte
      o    Verhalten im Magnetfeld
      o    Modellierung von kurzen Josephson-Kontakten
      o    Schaltgeschwindigkeit
      o    Energiebeziehungen
      o    Josephson-Kontakt mit zeitharmonischen Spannungsbias
      o    lange Josephson-Kontakte
      o    Realisierungsformen von Josephson-Kontakten

Schaltungen in der Quanteninformationsverarbeitung

.    Grundlagen der Informationsdarstellung
.    Schaltgeschwindigkeit
.    Energieumsatz
.    Integrationsdichte
.    Datenverarbeitung
.    digitale Signalverarbeitung in Quantensystemen
.    Übergang von der klassischen zur Quantenelektronik
.    resultierende Anforderungen für den Schaltungsentwurf
.    Realisierungen (Einzelelektronentransistor (SET), Einzelflussquantenelektronik (RFSQ),
      Qubit-Konzepte)
.    Ingenieurtechnische Betrachtung existierender quantenelektronischer Schaltungskonzepte
.    physikalische Beschreibungen der Bauelemente
.    Datenverarbeitung
.    Technologische Realisierungen

Tafelvorlesung, Arbeitsblätter, Folien, z. T. Power Point

[1] Buckel, W.: Supraleitung. Wiley-VCH, Berlin, 6., Aufl. 2004
[2] Sawaritzki, N.W.: Supraleitung. Verlag Harri Deutsch, Thun 2002
[3] van Duzer, T.: Principles of superconductive devices and circuits. C. W. Turner, Berkeley/USA, 1991