Mikrofale w teleinformatyce

1. Janusz Typek Instytut Fizyki Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny Mikrofale w teleinformatyce Wykład zrealizowany w ramach projektu „UNIWERSYTET SZCZECIŃSKI – Lider przyszłości” i współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

2. Plan wykładu • Mikrofale jako fale elektromagnetyczne • Fizyczne charakterystyki mikrofal • Układy mikrofalowe (falowody, komory rezonansowe, źródła i detektory mikrofal) • Wykorzystanie mikrofal w konstrukcji komputerów kwantowych

3. Mikrofale na tle widma fal EM

4. Urządzenia pracujące w zakresie GHz

5. Spektrometr ElektronowegoRezonansuParamagnetycznego na pasmo X

6. Mikrofale – fale elektromagnetycznePodstawowe właściwości

7. Skala dB i dBm

8. Problem z reaktancją indukcyjną przewodów

9. Problem ze skończonym czasem przelotu przez tranzystor

10. Źródło mikrofal - klistron

11. Klistron – zasada działania

12. Dioda Gunna – efekt Gunna • Efekt Gunna został odkryty przez J.B. Gunna (IBM) w 1963 r. badającego diodę na półprzewodniku GaAs typu n.

13. Dioda Gunna – zasada działania

14. Dioda Gunna – zasada działania Częstotliwość oscylacji= (prędkość dryfu domeny)/(grubość diody)

15. Źródło mikrofal - magnetron

16. Mikrofalowe linie transmisyjne Falowody (+) duża moc przenoszenia (+) małe tłumienie (-) duże rozmiary (-) wąskie pasmo przenoszenia Kable koaksjalne (+) niewielkie rozmiary (+) szerokie pasmo przenoszenia (-) duże tłumienie (-) niska moc przenoszona Taśmy mikrofalowe (+) różnorodne kształty (-) duże tłumienie

17. Długość fali i impedancja linii

18. Falowody mikrofalowe Fale TE: Ez=0; Bz≠0 Fale TM: Ez≠0; Bz=0 Prędkość grupowa w falowodzie mniejsza niż c

19. Falowody mikrofalowe W falowodzie propagują się jedynie fale o częstotliwości powyżej pewnej granicznej wartości Indeks m – zmiany pola wzdłuż wysokości Indeks n – zmiany pola w poprzek falowodu Dłuższa fala w falowodzie niż w próżni

20. Pola elektryczne w falowodzie prostokątnym

21. Falowody - tłumienie mikrofal Efekt naskórkowy Grubość ścianek falowodów ~10 grubości naskórkowych

22. Mikrofalowe falowody Magic tee

23. Mikrofalowe komory rezonansowe

24. Komora rezonansowa TM010 Pole elektryczne zeruje się na ściance

25. Prostokątna komora rezonansowa TE102

26. Detektory mikrofal • Termopara - efekt cieplny, powolne, moc musi być większa niż μW • Termistor – efekt cieplny, powolne, moc musi być większa niż μW • Dioda Schottky’ego – zamiana sygnału AC na DC, szybka, moc nW I=I0=[1-exp(eV/kT)] V(t)=V0sin (t) I ~ V02

27. Dioda Schottky’ego

28. Komputery kwantowe – mikrofalowe kwantowe bramki logiczne spułapkowanych jonów

29. Komputery kwantowe – mikrofalowe kwantowe bramki logiczne spułapkowanych jonów

30. Komputery kwantowe – mikrofalowe kwantowe bramki logiczne spułapkowanych jonów

31. Komputery kwantowe – pamięć kwantowa z mikrofalowym rezonatorem

32. Komputery kwantowe – pamięć kwantowa z mikrofalowym rezonatorem

33. Komputery kwantowe – pamięć kwantowa z mikrofalowym rezonatorem

34. Komputery kwantowe– chłodzenie mikrofalowe

35. Diamond’s Quantum State Transferred to Microwaves Komputery kwantowe – kwantowy chip The Quantum Chip: In the center, there is the microwave resonator and the dark diamond

36. Komputery kwantowe – w temperaturze pokojowej?

37. Komputery kwantowe – w temperaturze pokojowej?