Technische Universität Ilmenau

Supraleitung und Schaltungen der Quanteninformationsverarbeitung - Interaktive Studienpläne der TU Ilmenau

Die Interaktiven Studienpläne sind ein Informationsangebot zu den Studiengängen der TU Ilmenau.

Die rechtsverbindlichen Studienpläne entnehmen Sie bitte den jeweiligen Studien- und Prüfungsordnungen (Anlage Studienplan).

Alle Angaben zu geplanten Lehrveranstaltungen finden Sie im elektronischen Vorlesungsverzeichnis.

Bitte beachten Sie, dass auf dieser Seite keine Aktualisierungen mehr vorgenommen werden. Alle Module und Studienpläne ab der PO-Version 2021 (Bachelor- und Master-Studiengänge) sind ab sofort im Campus-Portal erreichbar.

Modulinformationen zu Supraleitung und Schaltungen der Quanteninformationsverarbeitung im Studiengang Master Elektrotechnik und Informationstechnik 2021
Modulnummer200540
Prüfungsnummer2100879
FakultätFakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik
Fachgebietsnummer 2117 (Theoretische Elektrotechnik)
Modulverantwortliche(r)Prof. Dr. Hannes Töpfer
TurnusSommersemester
SpracheDeutsch
Leistungspunkte5
Präsenzstudium (h)45
Selbststudium (h)105
VerpflichtungWahlmodul
Abschlussmündliche Prüfungsleistung, 45 Minuten
Details zum Abschluss
Link zum Moodle-Kurs
LehrendeProf. Dr. Töpfer, Hannes
Anmeldemodalitäten für alternative PL oder SL
max. Teilnehmerzahl
Vorkenntnisse

Theoretische Elektrotechnik

Lernergebnisse und erworbene Kompetenzen

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
Inhalt

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

Medienformen und technische Anforderungen bei Lehr- und Abschlussleistungen in elektronischer Form

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

Literatur

[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

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