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Zentralinstitut für Engineering, Elektronik und Analytik (ZEA)

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Nano- und Mikroelektronische Systeme

Das Team Nano- und Mikroelektronische Systeme entwickelt integrierte Systemlösungen in den Bereichen Quantencomputing, generische Auslesekonzepte und Magnetresonanzdetektion (NMR). Bei den Entwicklungen steht der Systemgedanke im Vordergrund. Problemlösungen werden Top-Down von der Anwendung her kommend erarbeitet und nach industriellen Qualitätsmaßstäben Bottom-Up implementiert. Ein Schwerpunkt der Arbeiten liegt dabei auf der Nutzung moderner CMOS Prozesstechnologien zur Erstellung von hochintegrierten System-on-Chip (SoC) Lösungen.

Carsten Degenhardt

Dr. Carsten Degenhardt

Tel: +49 2461 61-2425

c.degenhardt@fz-juelich.de

Systementwicklung für

  • Skalierbare Kontroll-Elektronik für Quantencomputer
  • Generische, hochintegrierte Auslesekonzepte
  • Höchstpräzisions-NMR

Unsere Applikationen

Quantencomputing

Im Bereich Quantencomputing liegt der Schwerpunkt auf der Entwicklung von Systemlösungen für den Betrieb zukünftiger Quantencomputer. Im Fokus der Entwicklungen steht hier besonders rauscharme integrierte Elektronik mit extrem geringer Stromaufnahme im Nano- bis Mikrowatt Bereich, die bei Temperaturen nahe am absoluten Temperaturnullpunkt (-273,15°C) funktionieren muss.

SoC

Der Grundgedanke der SoC-Lösungen ist es, nach einer Verstärkung und Filterung der analogen Eingangssignale möglichst früh auf demselben Siliziumchip für die weitere Datenverarbeitung in die digitale Domäne zu wechseln. Durch die hohe Leistungsfähigkeit und Verarbeitungsgeschwindigkeit, die in modernen CMOS Prozesstechnologien erreicht werden, kann somit eine erste Auswertung der Messdaten bereits auf dem Chip erfolgen. Durch die Reduktion externer Schnittstellen und die Datenvorverarbeitung und -auslese werden gerade bei hohen Datenraten die Komplexität des Systems und der Leistungsverbrauch deutlich reduziert.

Bild NMR

In der Magnetresonanzdetektion steht die möglichst rauscharme Detektion kleinster elektromagnetischer Signale im Vordergrund. In diesem Bereich werden neuartige Konzepte der Signaldetektion und -verstärkung entwickelt, die es erlauben, hochpräzise NMR Messungen bei kleinen Magnetfeldern mit mobilen Systemen durchzuführen.

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