Impakt 2

Elektronika w odpowiedzi na wyzwania Technologii Kwantowych

Instytucja Pośrednicząca: Narodowe Centrum Badań i Rozwoju

Program: Operacyjny Inteligentny Rozwój 2014-2020

Oś priorytetowa: Wsparcie prowadzenia prac B+R przez przedsiębiorstwa

Czas trwania projektu: 36 miesięcy

Strona projektu: https://www.gov.pl/web/ncbr/szybka-sciezka-dla-mazowsza-31112020

CEL PROJEKTU:

Celem projektu jest zbadanie, dopracowanie i komercjalizacja konkretnych rozwiązań elektronicznych odpowiadających na dwa podstawowe zapotrzebowania aplikacji, wykorzystujących zjawiska kwantowe:

• sterowania poprzez szybką i precyzyjną generację sygnałów o niskim szumie

• sterowania z ultra-precyzyjną synchronizacją czasową.

Takie rozwiązania sprzętowe niezbędne są przy pracach badawczych i tworzeniu technologii kwantowych opartych w szczególności na pułapkach jonowych oraz kubitach nadprzewodzących. Technologie te znajdują zastosowanie w intensywnie rozwijanych obecnie komputerach kwantowych, zegarach atomowych, wzorcach czasu i częstotliwości, wysokoczułych systemach czujnikowych, grawimetrach oraz w badaniu właściwości chemicznych cząstek i biomolekuł.

W projekcie wykorzystane zostaną modele rozwiązań kontrolno-pomiarowych, dostępne na licencji otwartej (open hardware licence, OHL). Powstały one w odpowiedzi na zapotrzebowanie jednostek naukowych (zarówno w Europie, jak i w Stanach Zjednoczonych), zajmujących się badaniami układów z pułapkami jonowymi. Są jednak niedopracowane (TRL3-TRL5) i nie nadają się na tym etapie do komercyjnej produkcji. W ramach projektu wspomniane modele rozwiązań elektronicznych zostaną zbadane, dopracowane, a wytworzone prototypy poddane profesjonalnym testom w dziale R&D.

W ramach projektu zaprojektowane zostaną również profesjonalne metody testowania nowych rozwiązań, będące podstawą nie tylko prac badawczych, ale i późniejszej komercjalizacji. Efektem projektu będzie zestaw nowych produktów (TRL 7).

OPIS PROJEKTU:

Przedmiotem projektu będzie m.in. wykorzystanie najbardziej nowoczesnych układów FPGA SoC. Opracowane rozwiązania zapewnią dystrybucję zarówno sygnału częstotliwości odniesienia, jak i precyzyjne ustawienie tej samej fazy generowanego sygnału w systemie złożonym z setek czy tysięcy kanałów sterujących, niezależnie od długości i położenia kabli. Badania podjęte w projekcie pozwolą przezwyciężyć problemy z zachowaniem precyzji wzorca częstotliwości w różnych warunkach pracy (w szerokim zakresie temperatur i obciążenia).

Rozwiązanie to będzie bazować na systemie White Rabbit, który zostanie zoptymalizowany pod względem latencji oraz jitteru, aby sprostać wymogom aplikacji kwantowych. W tym celu wykonane zostaną symulacje i analizy wrażliwości, które pozwolą bliżej poznać procesy i zoptymalizować projekt pod kątem dostępnych technologii produkcji. Zbadana zostanie możliwość wykorzystania na potrzeby urządzenia typu AWG standardu MTCA w celu zapewnienia wysokiej wydajności, niskiego poziomu szumów i wysokiej szybkości przetwarzania sygnału.