Bias Voltage DAC Operating at Cryogenic Temperatures for Solid-State Qubit Applications

A scalable eight channel DAC designed in a TSMC 65-nm CMOS technology for generation of solid-state quantum bit (qubit) bias voltages is presented. Measurement results of the DAC and some additional auxiliary components like an on-chip amplifier and sigma-delta modulator at 6 K are discussed. With a low-power consumption of 2.7 μW per channel, the DAC fulfills the requirements to be placed next to qubits inside a mixing chamber of a dilution refrigerator, showing a promising way for scaling qubit numbers toward a quantum computer

Systems Engineering of Cryogenic CMOS Electronics for Scalable Quantum Computers

We report on our systems engineering activities concerning cryogenic CMOS electronics as building blocks for scalable quantum computers. Following the V-model of engineering, the topic is approached both in top-down and in bottom-up fashion. We show the main results from the top-down study using system modeling and simulations. In a bottom-up fashion, a prototype chip was designed and implemented in a commercial 65nm CMOS process. The chip contains a DC digital-to-analog-converter (DC-DAC) and a Pulse-DAC as building blocks for an integrated quantum bit control. The DC-DAC is able to tune a qubit into its operating point. The Pulse-DAC generates pulse patterns with 250MHz sampling frequency to perform gate operations on a qubit

A 4 GHz phase locked loop design in 65 nm CMOS for the Jiangmen Underground Neutrino Observatory detector

This paper presents a 4 GHz phase locked loop (PLL), which is implemented in a 65 nm standard CMOS process to provide low noise and high frequency sampling clocks for readout electronics to be used in the Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO) experiment. Based on the application requirements the target of the design is to find the best compromise between power consumption, area and phase noise for a highly reliable topology. The design implements a novel method for the charge pump that suppresses current mismatch when the PLL is locked. This reduces static phase offset at the inputs of the phase-frequency detector (PFD) that otherwise would introduce spurs at the PLL output. In addition, a technique of amplitude regulation for the voltage controlled oscillator (VCO) is presented to provide low noise and reliable operation. The combination of thin and thick oxide varactor transistors ensures optimum tuning range and linearity over process as well as temperature changes for the VCO without additional calibration steps. The current mismatch at the output of the charge pump for the control voltage at about half the 1 V supply voltage is below 0.3% and static phase offset down to 0.25% is reached. The total PLL consumes 18.5 mW power at 1.8 V supply for the VCO and 1 V supply for the other parts

A Highly Integrated Receiver Chip with an Automatic Baseline Regulation for JUNO

This paper describes the data processing unit and an automatic baseline regulation of a highly integrated readout chip (Vulcan) for JUNO. The chip collects data continuously at 1 Gsamples/sec. The Primary data processing which is performed in the integrated circuit can aid to reduce the memory and data processing efforts in the subsequent stages. In addition, a baseline regulator compensating a shift in the baseline is described

An Automatic Baseline Regulation in a Highly Integrated Receiver Chip for JUNO

This paper describes the data processing unit and an automatic baseline regulation of a highly integrated readout chip (Vulcan) for JUNO. The chip collects data continuously at 1 Gsamples/sec. The Primary data processing which is performed in the integrated circuit can aid to reduce the memory and data processing efforts in the subsequent stages. In addition, a baseline regulator compensating a shift in the baseline is described

Wirksamkeit der Therapie für Kinder mit Sprachentwicklungsstörungen in verschiedenen Settings in Deutschland - erste Ergebnisse der randomisiert-kontrollierten Studie THESES

Hintergrund: Die Behandlung von Sprachentwicklungsstörungen (SES) ist eine der häufigsten Therapien im Kindesalter. Um sie möglichst wirksam zu gestalten, hat sich die Therapieforschung in den letzten Jahren zunehmend auf ihr Setting, die Dosis und Dosierungsform konzentriert.Material und Methoden: Vier Gruppen á 50 Kinder (3;6 bis 5;11 Jahre) mit mittelschwerer bis schwerer SES wurden randomisiert (außer Gruppe II), um jeweils 20 Sitzungen Sprechtherapie in einem der folgenden Behandlungssettings zu erhalten: (I) individuelle Präsenz-Einzeltherapie, (II) intensive stationäre Therapie, (III) intensive ambulante Kleingruppentherapie mit Auffrischung und (IV) individuelle Online-Einzeltherapie. Zielvariablen waren Testergebnisse standardisierter und normierter Sprachtests, der Anteil korrekt gesprochener Konsonanten/Konsonantenverbindungen und die Ergebnisse eines Elternfragebogens zur Verständlichkeit ihres Kindes im Kontext. Um die natürliche Sprachentwicklung zu berücksichtigen, wurden die Kinder (außer Gruppe II) ein zweites Mal in eine Therapiegruppe und eine Wartekontrollgruppe randomisiert. Letztere begann die Therapie nach einer 12-wöchigen Wartezeit. Die Zielparameter wurden zu Beginn der Therapie (T0), 12 Wochen später (T1) und ein Jahr nach Therapiebeginn (T2) erhoben.Ergebnisse: Es zeichnet sich in der vorläufigen Auswertung eine höhere Effektivität der individuellen Online-Therapie (n=19 zu T2) für alle Sprachniveaus gegenüber allen anderen Therapieformen ab. Außerdem zeigt sich eine Tendenz für die Wirksamkeit ambulanter intensivierter Gruppentherapie, wobei die Stichprobe (n=6 zu T2) noch klein ist. Ferner fanden sich gute Effekte für die stationäre Intensivtherapie (n=31 zu T2), insbesondere in Sprachverständnis und Aussprache, weniger jedoch in der Grammatik. Verglichen mit allen anderen Behandlungssettings zeigte die individuelle Präsenz-Einzeltherapie (n=12 zu T2) vorläufig die niedrigste Effektivität.Diskussion: Die Aufnahme der Online-Einzeltherapie in den Heilmittelkatalog wird empfohlen. Auch scheint ein häufigerer Einsatz von Kleingruppentherapie bei Lösung logistischer Anforderungen sinnvoll, allerdings ist die Stichprobe für eine generelle Empfehlung noch klein. Bei mittelschwerer und schwerer SES und Gefährdung der Kindesentwicklung ist eine intensive stationäre Therapie zu befürworten.Fazit: Unterschiedliche Therapiesettings scheinen für unterschiedliche Zielgruppen geeignet zu sein und ermöglichen individualisierte Lösungen