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瑞士蘇黎世儀器推出量子計算測控一體機

2022/01/17
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/美通社/ -- 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(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(tǒng)自動調(diào)諧或執(zhí)行復雜算法,從而提升系統(tǒng)運行時間占比和測量速度。

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蘇黎世儀器 SHFQC 量子計算測控一體機

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(zhí)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(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(yè)解決方案轉變。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(tǒng)?,F(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(tǒng),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?!?/p>

軟件支持與系統(tǒng)集成

在單臺儀器中處理量子比特信息,降低了延遲并提高了靈活性,這些優(yōu)勢可能成為局部反饋算法成功的關鍵,比如快速主動重置和快速輔助量子比特重置。作為 QCCS 的一部分,SHFQC 可以很方便地集成到新系統(tǒng)或已有系統(tǒng)中,與其他設備結合,比如 HDAWG 任意波形發(fā)生器、SHFSG 信號發(fā)生器和 PQSC 可編程量子系統(tǒng)控制器,最多18 臺。從少數(shù)幾個量子比特到 100 個以上的量子比特系統(tǒng),我們的系統(tǒng)都可以支持。LabOne 軟件、新的 LabOne QCCS 軟件和 LabOne Python APl 可幫助用戶將 QCCS 儀器的任意組合,集中控制,保持優(yōu)異的同步性能。因此,實驗系統(tǒng)調(diào)諧、自動校準和執(zhí)行復雜算法等任務變得簡單且直觀。

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