< Terug naar vorige pagina

Project

Cryo-CMOS circuits voor quantum computing

Kwantum computers gebruiken kwantummechanische principes zoals superpositie en verstrengeling om in parallel berekeningen uit te voeren op enorme hoeveelheden data, en beloven zo een significante versnelling van complexe algoritmes als ontbindingen in priemfactoren of het doorzoeken van grote databases. In een kwantum computer worden de klassieke binaire bits vervangen door kwantumdeeltjes (qubits) op extreem lage cryogene temperaturen. Om te interageren met deze qubits zijn er conventionele digitale en analoge controlecircuits (ADCs, DACs, LNAs, oscillators, etc.) nodig. Vandaag de dag opereren deze controlecircuits echter op kamertemperatuur, waardoor lange kabels nodig zijn om hen te verbinden met de qubits op cryogene temperatuur. Deze verbindingsstrategie is enkel haalbaar voor een beperkt aantal qubits, terwijl praktische kwantum algoritmes duizenden of zelf miljoenen qubits vereisen. Om een meer schaalbare oplossing te bekomen, moeten de controlecircuits dicht tegen de qubits worden geplaatst, waardoor ze dus ook moeten opereren op cryogene temperaturen. Dit docoraatsonderzoek heeft als doel om deze controlecircuits te implementeren in standaard CMOS op cryogene temperaturen (cryo-CMOS). Om betrouwbaar circuitontwerp mogelijk te maken, moeten een aantal uitdagingen overwonnen worden. Zo zijn er nog geen welomschreven cryo-transistormodellen beschikbaar, en is er nog niet veel onderzoek gevoerd naar ruis en mismatch op cryogene temperaturen. Bovendien moeten de controlecircuits voldoen aan strikte specificaties op vlak van nauwkeurigheid en snelheid, terwijl het gedissipeerde vermogen minimaal moet blijven om de koelingsmogelijkheden van de cryogene koelinstallaties niet te overschrijden. Om aan deze uitdagende voorwaarden te voldoen, moet onderzocht worden hoe de specifieke eigenschappen van cryo-CMOS het best kunnen worden gebruikt in circuitontwerp.

Datum:1 sep 2021 →  Heden
Trefwoorden:Cryo-CMOS, Cryogenic temperature, Low power circuits
Disciplines:Analoge, RF- en mixed-signal geïntegreerde circuits
Project type:PhD project