Logo PTB

Erzeugung von quantisierten Wellenformen in Echtzeit

04.12.2019

Schaltungen für das pulsgetriebene Josephson-Spannungsnormal (JAWS) der PTB wurden im Rahmen des EMPIR-Projektes QuADC am National Physical Laboratory (NPL, nationales Metrologieinstitut von UK) in ein innovatives JAWS-System der nächsten Generation integriert. Damit kann der JAWS-Chip quasi in Echtzeit jedes beliebig geformte Eingangssignal mit hoher spektraler Reinheit quantisieren.

 

 

Pulsgetriebene Josephson-Wechselspannungsnormale, auch Josephson Arbitrary Waveform Synthesizer (JAWS) genannt, ermöglichen die Erzeugung beliebiger spektral reiner Wellenformen. Wesentliche Komponente eines JAWS sind Reihenschaltungen aus SNS-Josephson-Kontakten (SNS: Supraleiter-Normalleiter-Supraleiter), wie sie im Reinraumzentrum der PTB hergestellt werden.

Ein JAWS-Chip aus PTB-Fertigung wurde nun in ein innovatives JAWS-System der nächsten Generation am NPL (UK) integriert und in gemeinsamen Messungen Anfang 2019 erstmals erfolgreich in Betrieb genommen. Die Inbetriebnahme geschah nach einer Installationszeit von nur zwei Stunden. Damit konnte auch erstmals gezeigt werden, dass die JAWS-Systeme der PTB mobil einsetzbar und praktikabel sind. Die Voraussetzungen für die Messungen wurden durch eine internationale Kooperation mehrerer Metrologieinstitute und Firmen im Rahmen des EMPIR-Projektes QuADC geschaffen, in dem alle notwendigen Komponenten entwickelt worden waren.

Das am NPL in Betrieb genommene System ermöglicht die digitale Codierung jeder beliebigen Eingangswellenform quasi in Echtzeit. Ein teurer Pulsmustergenerator wird dadurch obsolet. Erste Ergebnisse wurden bereits auf der Konferenz EUCAS-2019 in einem Beitrag vorgestellt (J. Ireland, et al. „Quantum-accurate voltage waveform synthesis using Field Programmable Gate Array“, https://www.eucas2019.org).

 

 

Inbetriebnahme des „Echtzeit“-JAWS-Systems am NPL im Februar 2019

Bild 1: Inbetriebnahme des „Echtzeit“-JAWS-Systems und dessen Verifizierung mit einem PTB-JAWS-System am NPL im Februar 2019.