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瑞士蘇黎世儀器推出量子計算測控一體機

2022-01-14933次

瑞士蘇黎世儀器 (Zurich Instruments) 推出全新 SHFQC 測控一體機。SHFQC 能夠為 6 個超導量子比特提供完整的室溫測控系統。它可以高保真操控單量子比特門或雙量子比特門，也可以進行單發頻分復用量子比特讀取，并可實現快速反饋或量子糾錯協議。與瑞士蘇黎世儀器的量子計算測控系統 (QCCS) 的其它儀器一樣，SHFQC 的所有通道都能在微波頻段工作，頻譜純度高和穩定性強。用戶無需進行繁瑣的混頻器校準。用戶可以用 LabOne、LabOne QCCS 軟件和 Python APl 來控制儀器。這些軟件提供直觀的測控工具，可幫助完成復雜的任務，如系統自動調諧或執行復雜算法，從而提升系統運行時間占比和測量速度。

1設計理念

SHFQC 提供了完整的量子比特測控方案，可在單臺儀器中對多達 6 個超導量子比特進行控制、讀取和執行快速反饋。所有設置都可用軟件進行，因此可輕松重新配置。對于更多的量子比特數，可用多臺 SHFQC 對測控系統進行擴展，不僅可以進行全局糾錯，而且可以做局部反饋。

SHFQC 工作頻率覆蓋直流到 8.5 GHz，而且具有優異的線性放大鏈路。因此，它的 6 個控制通道性能很高，可直接驅動任何單量子比特門或雙量子比特門，脈沖長度可以很短，頻率可根據量子比特來調控。SHFQC 的讀取通道包括信號生成和檢測，采用頂尖的信號處理鏈路，可以實時高保真鑒別若干qubit、qutrit 或 ququad 的量子態。測量結果可快速分發至所有控制通道，實現快速反饋和本地糾錯量子協議。內置的多種信號處理和顯示功能，如實時示波器、快速諧振腔掃頻以及所有通道都有的高級定序器，讓 SHFQC 功能更加強悍。這些功能組合在一起可以縮短系統準備時間，顯著提升測量速度。

隨著超導量子處理器的日趨成熟，量子比特測控技術有望逐漸標準化。這可能引領量子比特測控技術從分散設計向更加工程化的商業解決方案轉變。目前，面向量子計算的專用解決方案已經具有很高的性能，而且功能全面，配置快速，操作直觀。但是，僅有少數量子比特的小型系統往往沒有得到足夠關注，甚至被忽略了。瑞士蘇黎世儀器量子技術應用科學家 Tobias Thiele 博士認為 “SHFQC 將我們的新一代 QCCS 延伸到小型的量子計算系統。現在，擁有少數量子比特的研究人員也能夠從專為量子計算測控研發的高性能電子設計中獲益，比如我們的無需混頻校準的上下變頻技術。然而，我們依然可以擴展到更大的量子計算系統，因為多個 SHFQC 可以與 QCCS 的其他儀器結合使用，以支持更多的量子比特。”

2軟件支持與系統集成

SHFSG 作為量子計算測控系統（QCCS）的一部分，可以與系統中的多通道任意波形發生器 HDAWG 和超高頻量子分析儀 SHFQA 進行無縫集成。使用 LabOne QCCS 量子計算測控軟件，用戶可以定義系統中的所有通道上的信號，在脈沖層面進行設計，無需觸及更底層的儀器層面。而 LabOne 圖形化界面讓用戶可以查看和調控所有儀器的設置，同時可以在儀器層面來設計波形序列。

3關于瑞士蘇黎世儀器

瑞士蘇黎世儀器 (Zurich Instruments) 為高等研究實驗室的科學家和技術專家提供頂尖的儀器，使通常難以實現的測量成為可能。公司核心產品包括鎖相放大器、阻抗分析儀、任意波形發生器以及首個商用量子計算控制系統。瑞士蘇黎世儀器通過在其每款產品中結合頻域和時域工具，在中頻 (MF)、高頻 (HF) 、特高頻 (UHF) 以及目前的超高頻 (SHF) 范圍內，為科學儀器和量子控制系統帶來創新設計，以此降低實驗室設置的復雜度，并開創全新的測量策略。

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