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Josephson-Effekt, Spannung

Arbeitsgruppe 2.63

Profil

Die Arbeitsgruppe verfolgt die Erforschung, Entwicklung und Optimierung von neuen Methoden und Instrumenten für die rückgeführte und höchstpräzise Messung und Erzeugung von Gleich- und Wechselspannungen auf Basis des Josephson-Effekts. Dabei spielen Messsysteme für Wechselspannungsanwendungen in den letzten Jahren eine zunehmend wichtigere Rolle, nachdem weltweit in allen bedeutenden nationalen Metrologieinstituten sowie etlichen Firmen-Laboratorien konventionelle 10-V-Josephson-Spannungsnormale erfolgreich für Gleichspannungsanwendungen betrieben werden.


Die Aufgaben der Arbeitsgruppe umfassen

Elektronische Spannungsnormale Bewahrung der Einheit für elektrische Spannung auf Basis des Josephson-Effekts

 

Josephson Arrays Entwicklung von neuen Methoden auf Basis von Josephson-Spannungsnormalen

 

Quantenmetrologischer Messplatz Aufbau und Optimierung von Messplätzen in der elektrischen Quantenmetrologie

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Forschung/Entwicklung

Die Forschungsaufgaben der Arbeitsgruppe umfassen die Entwicklung und Optimierung von

 

Probenstab mit abgenommenen Abschirmbecher und Probenhalter mit Josephson-Chip  pulsgetriebenen Josephson-Normalen,

 

Schematischer Aufbau der Impedanzbrücke  Verfahren, wie Josephson-Impedanzmessbrücken, für die rückgeführte Messung und Erzeugung von Gleich- und Wechselspannungen mit höchster Präzision,

 

 Teil einer Josephson-Reihen-Schaltung  auf Basis von Josephson-Schaltungen

 

 AC Quantenvoltmeter  sowie Aufbau und Optimierung von Messplätzen (AC-Quantenvoltmeter) für eine quantenbasierte Realisierung in der Industrie.

 

Die Arbeiten werden in enger Zusammenarbeit mit benachbarten Fachbereichen der Abteilung 2 "Elektrizität" (PTB Braunschweig) durchgeführt. Viele der Aktivitäten sind in Forschungsvorhaben mit internationaler Kooperation eingebunden, zum Beispiel im Rahmen der Europäischen Metrologie-Forschungsprogramme EMRP (Joint Research Projects "Q-WAVE" und "AIM QuTE") und EMPIR (Joint Research Project "ACQ PRO").

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Dienstleistungen

Unsere Arbeitsgruppe selbst bietet keine Dienstleistungen an. Die Weitergabe der Gleichspannung erfolgt über Kalibrierungen von Spannungsmessgeräten (Digitalmultimeter) und von Spannungsnormalen im Fachbereich 2.1 Gleichstrom und Niederfrequenz.
Informationen zu unseren Kalibriermöglichkeiten finden sie in unserer Datenbank oder auch gerne über einen direkten Kontakt.

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Informationen

Eine Aufgabe der Arbeitsgruppe besteht in der Reproduzierung und Bewahrung der Einheit der elektrischen Spannung Volt basierend auf dem Josephson-Effekt. Durch die Rückführung der Spannung auf diesen Quanteneffekt können Unsicherheiten von kleiner als 1 nV für Spannungen bis 10 V realisiert werden.


Durch internationale Vergleiche mit dem BIPM hat die PTB gezeigt, dass sie in diesem Bereich weltweit eine Spitzenstellung einnimmt.

 

Josephson-Labor

Josephson-Labor

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