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瑞士蘇黎世儀器推出量子計算測控一體機

2022-01-141282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(dǎo)量子比特提供完整的室溫測控系統(tǒng)。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(fā)頻分復(fù)用量子比特讀取，并可實現(xiàn)快速反饋或量子糾錯協(xié)議。與瑞士蘇黎世儀器的量子計算測控系統(tǒng) (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(wěn)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(fù)雜的任務(wù)，如系統(tǒng)自動調(diào)諧或執(zhí)行復(fù)雜算法，從而提升系統(tǒng)運行時間占比和測量速度。

1設(shè)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(dǎo)量子比特進行控制、讀取和執(zhí)行快速反饋。所有設(shè)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(shù)，可用多臺 SHFQC 對測控系統(tǒng)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(yōu)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(qū)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(jù)量子比特來調(diào)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(tài)。測量結(jié)果可快速分發(fā)至所有控制通道，實現(xiàn)快速反饋和本地糾錯量子協(xié)議。內(nèi)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(tǒng)準備時間，顯著提升測量速度。

隨著超導(dǎo)量子處理器的日趨成熟，量子比特測控技術(shù)有望逐漸標準化。這可能引領(lǐng)量子比特測控技術(shù)從分散設(shè)計向更加工程化的商業(yè)解決方案轉(zhuǎn)變。目前，面向量子計算的專用解決方案已經(jīng)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(shù)量子比特的小型系統(tǒng)往往沒有得到足夠關(guān)注，甚至被忽略了。瑞士蘇黎世儀器量子技術(shù)應(yīng)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(tǒng)。現(xiàn)在，擁有少數(shù)量子比特的研究人員也能夠從專為量子計算測控研發(fā)的高性能電子設(shè)計中獲益，比如我們的無需混頻校準的上下變頻技術(shù)。然而，我們依然可以擴展到更大的量子計算系統(tǒng)，因為多個 SHFQC 可以與 QCCS 的其他儀器結(jié)合使用，以支持更多的量子比特。”

2軟件支持與系統(tǒng)集成

SHFSG 作為量子計算測控系統(tǒng)（QCCS）的一部分，可以與系統(tǒng)中的多通道任意波形發(fā)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(tǒng)中的所有通道上的信號，在脈沖層面進行設(shè)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(diào)控所有儀器的設(shè)置，同時可以在儀器層面來設(shè)計波形序列。

3關(guān)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(shù)專家提供頂尖的儀器，使通常難以實現(xiàn)的測量成為可能。公司核心產(chǎn)品包括鎖相放大器、阻抗分析儀、任意波形發(fā)生器以及首個商用量子計算控制系統(tǒng)。瑞士蘇黎世儀器通過在其每款產(chǎn)品中結(jié)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(nèi)，為科學儀器和量子控制系統(tǒng)帶來創(chuàng)新設(shè)計，以此降低實驗室設(shè)置的復(fù)雜度，并開創(chuàng)全新的測量策略。

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