瑞士Zurich Instruments的SHFQC+量子測控一體機集成了 SHFQA+量子分析儀和SHFSG+信號發(fā)生器,以及實時示波器、快速掃頻、脈沖級定序等功能于一身,可以同時進行控制、讀取和快速反饋多達6個超導(dǎo)量子比特。SHFQC+的控制通道有3種配置以實現(xiàn)不同的實驗需求,每一個通道都有一個單獨的定序器,可以編程控制波形的相位和時序,可控制或耦合量子比特,并且可以快速響應(yīng)讀取信號。
瑞士Zurich Instruments的SHFQC+量子測控一體機集成了 SHFQA+量子分析儀和SHFSG+信號發(fā)生器,以及實時示波器、快速掃頻、脈沖級定序等功能于一身,可以同時進行控制、讀取和快速反饋多達6個超導(dǎo)量子比特。SHFQC+的控制通道有3種配置以實現(xiàn)不同的實驗需求,每一個通道都有一個單獨的定序器,可以編程控制波形的相位和時序,可控制或耦合量子比特,并且可以快速響應(yīng)讀取信號。
主要特點
? 頻率范圍:DC - 8.5GHz
? 1GHz瞬時帶寬,無需混頻器校準
? 2、4或6個控制輸出通道
? 1個讀取輸入輸出通道,可控制和讀取qubit,qutrit和ququad
? 儀器內(nèi)即可完成反饋測控,延時350ns
? 實時信號處理鏈路,具有匹配濾波器和多態(tài)鑒別功能
? 配套控制軟件LabOne?,LabOne Q和Python APIs
產(chǎn)品亮點
①高保真量子比特操控和讀取
工作頻率高達8.5GHz,SHFQC+采用雙超外差上下變頻技術(shù),而非IQ混頻方案,以濾波而非介入的形式實現(xiàn)頻譜純凈,因此它的工作頻段更寬,線性度更高。SHFQC+可以輸出無雜散和穩(wěn)定的信號,瞬時帶寬高達1GHz,無需混頻器校準,節(jié)約系統(tǒng)維護時間。
②高效的工作流程和資源管理
SHFQC+的控制和讀取通道支持用最少量的波形產(chǎn)生最復(fù)雜的信號序列。用戶可以用描述波形參數(shù)的形式來定義需要的信號,以最節(jié)省波形存儲空間的方式對SHFQC+的信號發(fā)生器進行編程。對于具有多個量子比特的系統(tǒng),需要多臺SHFQC+時,這樣的方式可以確保復(fù)雜的調(diào)諧和校準步驟僅需最低的儀器通信時間即可完成。
③快速高保真讀取
SHFQC+可以用脈沖信號來表征待測器件的幅度和相位傳輸特性。可用兩個方法來最大化信噪比:脈沖整形和匹配濾波。脈沖整形基于任意讀取信號發(fā)生器,可以最小化上升沿和下降沿的振蕩,即使器件本身響應(yīng)很慢。
④可擴展的系統(tǒng)方案
SHFQC+的設(shè)計可以操控6個頻率固定的qubits/qutrits或5個ququads。如果要更好地支持其他類型的量子比特或集成到大型的量子系統(tǒng),SHFQC+也可以很方便地與其他儀器互聯(lián)。
⑤量子系統(tǒng)控制軟件
作為量子計算測控系統(tǒng)的一部分時,SHFQC+可以通過LabOne Q軟件完美地集成到已有的或新的系統(tǒng)中。作為一個自成一體的設(shè)備時,SHFQC+可以通過LabOne或Python APIs高效控制。
SHFQC+可選選件:
①SHFQC-16W積分權(quán)重擴展選件
? 把積分權(quán)重模塊數(shù)量從8個升級到16個
? 把波形存儲模塊數(shù)量從8個升級到16個
? 可同時讀取16個qubit或8個qutrit或5個ququad
②SHFQC-RTR輸出路由器和加法器選件
? 可將三個額外的數(shù)字信號單元的信號路由并添加到任何輸出
? 每個路由信號具有獨立的幅度和相位控制能力
? 能夠單獨啟用每個路由信號
? 溢出指示器用于警示添加的信號使DAC飽和
? 將SHFQC2和SHFQC4的數(shù)字信號單元增加到6個
一般指標 | |
控制通道數(shù)量 | 2/4/6 個信號發(fā)生器通道 |
讀取通道數(shù)量 | 1 個量子分析儀通道 |
(1個輸出通道,1個輸入通道) | |
尺寸 | 449 x 460 x 145 mm (19英寸標準機架) |
17.6 x 18.1 x 5.7 inch | |
重量 | 15 kg (33 lb) |
電源 | AC: 100-240 V, 50/60 Hz |
連接接口 | SMA 前后面板,用于觸發(fā),信號和外接時鐘 |
32位寬 DIO | |
2 個 ZSync 接口 | |
LAN/Ethernet, 1 Gbit/s | |
USB 3.0 | |
Maintenance USB | |
信號發(fā)生器和信號輸出 | |
RF輸出數(shù)量 | 2/4/6 (可在線升級), 最多 6 個 |
頻率范圍 | DC - 8.5 GHz |
信號帶寬 | > 1 GHz |
輸出范圍 (dBm) | -30 dBm 到 10 dBm |
輸出阻抗 | 50 Ω |
微波合成器數(shù)量 | 3 個(每通道對共享1個) |
D/A 轉(zhuǎn)換 | 14-bit, 6 GSa/s (3倍內(nèi)插后) |
輸出電壓準度 | ±(設(shè)置值的1 dBm) |
波形生成 | |
AWG 內(nèi)核 | 每通道1個 |
波形垂直分辨率 | 14-bit 模擬 + 2-bit 數(shù)字標記 |
波形存儲 | 每通道 98 kSa |
定序器指令長度 | 每個 AWG 內(nèi)核 32k 指令 |
AWG 采樣率 | 2 GSa/s |
最小波形長度 | 32 Sa |
量子分析儀信號輸出 | |
RF 輸出數(shù)量 | 1 |
頻率范圍 | 0.5 - 8.5 GHz |
信號帶寬 | > 1 GHz |
輸出范圍(dBm) | -30 dBm to 10 dBm |
輸出阻抗 | 50 Ohm |
微波合成器數(shù)量 | 1 (與輸入通道共享) |
D/A 轉(zhuǎn)換 | 14-bit, 6 GSa/s (3倍內(nèi)插后) |
輸出電壓準度 | ±(設(shè)置值的 1 dBm) |
讀取脈沖發(fā)生器 | |
讀取脈沖發(fā)生器數(shù)量 | 1 |
定序能力 | 高級定序,支持循環(huán)和動態(tài)跳轉(zhuǎn),高級觸發(fā)控制,時間交錯讀取 |
波形存儲單元1 | 每通道 8 個單元,一共 32 kSa 存儲 |
或者16 個單元,一共 64 kSa 存儲 (需要 SHFQC-16W 選件) | |
振蕩器 | 1 (spectroscopy 模式下可配置) |
量子分析儀信號輸入 | |
RF 輸入數(shù)量 | 1 |
頻率范圍 | 0.5 - 8.5 GHz |
信號帶寬 | > 1 GHz |
輸出阻抗 | 50 Ω |
微波合成器數(shù)量 | 1 (與輸出通道共享) |
輸入電壓噪聲 | < 2.2 nV/√Hz (<-160 dBm / Hz) @ -50 dBm |
輸入量程 (dBm) | -50 dBm 到10 dBm (校準后) |
A/D 轉(zhuǎn)換 | 14-bit,4 GSa/s |
量子比特測量單元 | |
匹配濾波器 | 每通道 8 個單元1,一共 32 kSa 存儲 |
或者16 個單元,一共 64 kSa 存儲 (需要 SHFQC-16W 選件) | |
多態(tài)鑒別 | 最多4個鑒別器 |
反饋延遲 | 350 ns (最后一個采樣點進入到第一個采樣點輸出) |
數(shù)據(jù)記錄器 | 存儲: 219 點,平均次數(shù)最大 216 |
示波器 | 存儲: 單通道時, 218 復(fù)值采樣點; 2通道時, 217 復(fù)值采樣點;3或4通道時, 216 復(fù)值采樣點 |
平均次數(shù): 最大 216 | |
數(shù)字標記和觸發(fā) | |
數(shù)字標記輸出 | 每輸出/輸入通道各一個,SMA 前面板 |
數(shù)字標記輸出電壓 | 0 V (低),3.3 V (高) |
數(shù)字標記輸出阻抗 | 50 Ω |
數(shù)字標志輸出上升沿時間 | 300 ps (20% to 80%) |
觸發(fā)輸入 | 每輸出/輸入通道各一個,SMA 前面板 |
觸發(fā)輸入阻抗 | 50 Ω / 1 kΩ |
1 所有的存儲單元均可自由配置和觸發(fā)。每個單元最優(yōu)對應(yīng)4096個復(fù)值采樣點。 |
量子計算應(yīng)用
? 控制量子比特,支持單量子比特門和多量子比特門
? 頻分復(fù)用讀取
? 單發(fā)色散讀取
? 快速量子比特和諧振腔譜測量和系統(tǒng)表征
? 實時,低延時反饋,支持全域內(nèi)快速操作和量子糾錯協(xié)議
支持的量子比特類型
? 超導(dǎo)量子比特
? 自旋/超導(dǎo)諧振腔混合量子比特
? Qubits,qutrits 和 ququads
其他應(yīng)用
? 放大器噪聲表征
? 微波系統(tǒng)校準