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A Direct Digital Synthesizer-Based Arbitrary Waveform Generator for Envelope Modulation in Trapped-Ion Quantum Computer Operating at 4K

Paul Shine Eugine*, Peter Toth, Kaoru Yamashita, Sebastian Halama, Christian Ospelkaus, Hiroki Ishikuro, Vadim Issakov

*Korrespondierende*r Autor*in für diese Arbeit

Publikation: Beitrag in Buch/Bericht/Sammelwerk/KonferenzbandAufsatz in KonferenzbandForschungPeer-Review

Abstract

This paper presents an Arbitrary Waveform Generator (AWG) based on a Direct Digital Synthesizer (DDS) with a sub-Hz frequency resolution. The proposed circuit generates a low-frequency arbitrary signal used for amplitude modulation of a microwave (MW) carrier signal, required for qubit entanglement operations with an enhanced gate fidelity in a Trapped-Ion Quantum Computer (TIQC). This is realized by utilizing a DDS as a custom waveform generator. The proposed mixed-signal circuit operates at a 2.5 V analog and 1.5 V digital supply and dissipates 52 μW/MHz. The chip was measured from 4 K to 297 K and achieves a SFDR of 42dBc. The design is fabricated in Infineon's 0.13 μm SiGe BiCMOS technology and has a core area of 0.45mm2. To the best of the authors' knowledge, this is the first reported AWG for amplitude envelope modulation in trapped-ion quantum computer application.

OriginalspracheEnglisch
Titel des SammelwerksIEEE BiCMOS and Compound Semiconductor Integrated Circuits and Technology Symposium
Untertitel BCICTS 2024
Herausgeber (Verlag)Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc.
Seiten50-53
Seitenumfang4
ISBN (elektronisch)9798331541248
ISBN (Print)979-8-3315-4125-5
DOIs
PublikationsstatusVeröffentlicht - 27 Okt. 2024
Veranstaltung2024 IEEE BiCMOS and Compound Semiconductor Integrated Circuits and Technology Symposium, BCICTS 2024 - Fort Lauderdale, USA / Vereinigte Staaten
Dauer: 27 Okt. 202430 Okt. 2024

Konferenz

Konferenz2024 IEEE BiCMOS and Compound Semiconductor Integrated Circuits and Technology Symposium, BCICTS 2024
Land/GebietUSA / Vereinigte Staaten
OrtFort Lauderdale
Zeitraum27 Okt. 202430 Okt. 2024

ASJC Scopus Sachgebiete

  • Elektrotechnik und Elektronik
  • Sicherheit, Risiko, Zuverlässigkeit und Qualität
  • Elektronische, optische und magnetische Materialien
  • Instrumentierung

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