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Halbleiter-Quantenelektronik
Semiconductor Quantum Electronics

Lehrveranstaltung 0000000689 im SS 2024

Basisdaten

LV-Art Vorlesung
Umfang 2 SWS
betreuende Organisation Experimentelle Halbleiterphysik
Dozent(inn)en Martin Brandt
Termine Do, 10:00–12:00, ZNN 0.001

Zuordnung zu Modulen

  • PH2290: Halbleiter-Quantenelektronik / Semiconductor Quantum Electronics
    Dieses Modul ist in den folgenden Katalogen enthalten:
    • Spezifischer Spezialfachkatalog Physik der kondensierten Materie
    • Spezifischer Spezialfachkatalog Applied and Engineering Physics
    • Fokussierungsrichtung Experimentelle Quantenwissenschaften & -technologien im M.Sc. Quantum Science & Technology
    • Komplementärer Spezialfachkatalog Kern-, Teilchen- und Astrophysik
    • Komplementärer Spezialfachkatalog Biophysik

weitere Informationen

Lehrveranstaltungen sind neben Prüfungen Bausteine von Modulen. Beachten Sie daher, dass Sie Informationen zu den Lehrinhalten und insbesondere zu Prüfungs- und Studienleistungen in der Regel nur auf Modulebene erhalten können (siehe Abschnitt "Zuordnung zu Modulen" oben).

ergänzende Hinweise Semiconductor-based quantum electronic devices and circuits play a pivotal role in the current development of processors for quantum computing, in particular since they can be integrated with the highly versatile existing microelectronics. Furthermore, these devices are fabricated using identical technology. The aim of this module is to introduce the students to the current concepts for semiconductor-based nanoelectronics for quantum applications, with a focus on electrostatically defined quantum dots and donors as the elementary quantum bits (qubits). The module will introduce the basic physics, the fabrication and the operational principles of these qubits and will discuss the current status of both approaches with respect, e.g., to relaxation, decoherence and scalability. For the manipulation of these qubits, magnetic resonance is used, which will be briefly reviewed. Specific topics will include: Review of fundamental semiconductor physics (crystal structure, band structure, excitons, dopants) Materials for semiconductor quantum electronics (Si, SiGe, III-V semiconductors including GaAs/AlGaAs, isotope engineering, heterostructures) Fabrication of devices for quantum electronics (molecular beam epitaxy, electron beam lithography, single ion implantation, STM lithography) Two-dimensional electron gases (electrostatics, diffusive and ballistic transport, g-factor) Review of spin physics (electron and nuclear spins, magnetic resonance, relaxation and decoherence)Electrostatically defined quantum dots (electronic transport, Coulomb diamond, single electron transistor, capacitance model, spin states, spin-to-charge conversion, Kondo effect) Spin interaction with the environment (spin orbit interaction, hyperfine interaction) Coupled quantum dots (electronic properties, spin blockade, hyperfine effects) Spin physics of dopants (g-factor, hyperfine coupling, quadrupole interaction) Electrically detected magnetic resonance Single donor spins (readout via SET, coupling of donors, hyperfine effects) Comparison of quantum electronic systems discussed Quantum processors (topologies, quantum state transfers, the current state-of-the-art of such processors, challenges) Hybrid quantum systems with microwaves, optical photons and/or phonons
Links LV-Unterlagen
E-Learning-Kurs (z. B. Moodle)
TUMonline-Eintrag
TUMonline-Anmeldeverfahren

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SemesterTitelDozent(en)Termine
SS 2023 Semiconductor Quantum Electronics Brandt, M. Do, 10:00–12:00, ZNN 0.001
SS 2022 Semiconductor Quantum Electronics Brandt, M. Do, 09:00–10:30, ZNN 0.001
SS 2021 Semiconductor Quantum Electronics Brandt, M. Do, 14:00–16:00, virtuell
SS 2020 Semiconductor Quantum Electronics Brandt, M. Do, 14:00–16:00, ZNN 0.001
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