SHFQA＋ 8.5GHz 量子分析儀
一、簡介：
瑞士Zurich Instruments的SHFQA＋量子分析儀是一款獨(dú)立單體儀器，具備完整的實(shí)時(shí)量子態(tài)讀取功能，最多可讀取64個(gè)超導(dǎo)和自旋量子比特。SHFQA＋的頻率范圍為DC - 8.5GHz，瞬時(shí)帶寬為1GHz，且無需混頻器校準(zhǔn)。SHFQA＋憑借先進(jìn)的定序器和低延遲信號處理鏈，包含匹配濾波和結(jié)果關(guān)聯(lián)運(yùn)算，能夠以最佳的信噪比和最低的延遲實(shí)現(xiàn)多量子態(tài)鑒別。
二、產(chǎn)品特點(diǎn)
主要特點(diǎn)
頻率范圍：DC - 8.5GHz
1GHz瞬時(shí)帶寬，無需混頻器校準(zhǔn)
2或4個(gè)讀取通道，可讀取多達(dá)64個(gè)量子比特
實(shí)時(shí)信號處理，包含匹配濾波器和多量子態(tài)鑒別
14位輸入輸出分辨率
4GSa/s輸入采樣率，6GSa/s輸出采樣率
控制軟件包括：LabOne®和LabOne Q或Python、C、MATLAB®，LabVIEW™和.NET的應(yīng)用程序接口（API）
產(chǎn)品亮點(diǎn)
①高保真度快速讀取
SHFQA＋通過脈沖測量方式來確定被測設(shè)備的傳輸幅度和相位。SHFQA＋通過兩種方法最大化信噪比（SNR）：脈沖整形和匹配濾波。使用任意波形發(fā)生器進(jìn)行脈沖整形，即使對于響應(yīng)速度較慢的設(shè)備，也可以最大程度地縮短振鈴時(shí)間。
②可擴(kuò)展的量子比特讀取儀器
通過任意波形發(fā)生器中的存儲(chǔ)模塊 (最多16個(gè))按時(shí)間交錯(cuò)方式讀取和觸發(fā)qubit，qutrit或quaquad的讀取。用戶可以選擇2或4個(gè)讀取通道，并將2通道版本的積分器的數(shù)目從8個(gè)擴(kuò)展到16個(gè)。為了實(shí)現(xiàn)高集成度，SHFQA＋可以與其他儀器共用操作界面，以實(shí)現(xiàn)快速有效的量子比特復(fù)位。對于多量子比特系統(tǒng)，可以通過將多個(gè)SHFQA＋，SHFSG＋，HDAWG，HDIQ和QHub組合在一起，以形成可擴(kuò)展的量子計(jì)算控制系統(tǒng)（QCCS）。
③無需混頻器校準(zhǔn)的頻率上轉(zhuǎn)換，高達(dá)8.5GHz
當(dāng)讀取耦合至相同諧振腔的多個(gè)量子比特的量子態(tài)時(shí)，由于SHFQA＋的雙超外差上變頻方案采用的是濾波而不是干涉的方法，因此頻帶更寬，相對于標(biāo)準(zhǔn)的IQ混頻方案其線性度更優(yōu)。SHFQA＋即使只用于輸出單一頻率，其雜散也低于使用標(biāo)準(zhǔn)的IQ混頻方案，因此可實(shí)現(xiàn)開機(jī)即用。
④量子系統(tǒng)控制軟件
LabOne Q控制軟件是QCCS的重要組成部分，它可以將SHFQA＋完全整合到新的或現(xiàn)有的設(shè)備。SHFQA＋可以完全通過 LabOne 和 API (Python，C，MATLAB®，LabVIEW™ 和 .NET 進(jìn)行操控。
可選選件 — SHFQA-16W積分權(quán)重?cái)U(kuò)展選件
SHFQA-16W積分權(quán)重?cái)U(kuò)展選件提升了2通道SHFQA＋量子分析儀的讀取能力。利用16個(gè)積分權(quán)重單元，用戶可以定義16個(gè)匹配濾波器來分析同等數(shù)量的讀取信號的響應(yīng)。
主要特點(diǎn)
積分權(quán)重單元數(shù)目由每通道8個(gè)增加到16個(gè)
波形存儲(chǔ)器數(shù)目由每通道8個(gè)增加到16個(gè)
每個(gè)通道可最多讀取16個(gè)qubit，8個(gè)qutrit或5個(gè)ququad
三、產(chǎn)品參數(shù)
信號輸入 | |
RF 輸入通道數(shù)量 | 2 或 4 |
頻率范圍 | RF：0.5 - 8.5 GHz |
LF：DC - 800 MHz | |
瞬時(shí)帶寬 | 1GHz |
輸入阻抗 | 50Ω |
輸入電壓噪聲 | < 2.2 nV/√Hz (<-160dBm/Hz) @ -50dBm |
輸入范圍（dBm） | RF：-50dBm 至 10dBm |
LF： -30dBm 至 10dBm | |
A/D 轉(zhuǎn)換 | 14位，4GSa/s |
量子比特測量單元 | |
匹配濾波器 | 4通道選項(xiàng)：16個(gè)復(fù)數(shù)濾波器/讀出通道 |
2通道選項(xiàng)：8個(gè)復(fù)數(shù)濾波器/讀出通道（通過SHFQA＋-16W選件可擴(kuò)展到16個(gè)） | |
每個(gè)濾波器的每個(gè)正交量可包含4096個(gè)存儲(chǔ)樣本 | |
多量子態(tài)鑒別 | 最多4個(gè)鑒別器 |
數(shù)據(jù)記錄儀 | 存儲(chǔ)容量：219個(gè)樣本，最多216次平均 |
信號監(jiān)視器 | 存儲(chǔ)容量：監(jiān)視1個(gè)通道時(shí)218個(gè)復(fù)數(shù)樣本，監(jiān)視2個(gè)通道時(shí)217個(gè)樣本，監(jiān)視3或4個(gè)通道時(shí)216個(gè)樣本 |
平均次數(shù)：最多216次平均 | |
信號輸出 | |
RF 輸出通道數(shù) | 2 或 4 |
頻率范圍 | RF：0.5 - 8.5 GHz |
LF：DC - 800 MHz | |
瞬時(shí)帶寬 | 1.0GHz |
輸出阻抗 | 50Ω |
輸出范圍 (dBm) | RF：-50dBm 至 10dBm |
LF： -30dBm 至 5dBm | |
數(shù)模轉(zhuǎn)換 | 14位，6GSa/s |
讀取脈沖發(fā)生器 | |
任意波形發(fā)生器數(shù)量 | 每個(gè)讀取通道1個(gè)（總共2個(gè)或4個(gè)） |
時(shí)序功能 | 高級時(shí)序（循環(huán)，分支），命令表，高級觸發(fā)控制 (交錯(cuò)讀取功能) |
波形存儲(chǔ)器模塊1 | 4通道配置：每通道總?cè)萘?4kSa，即16個(gè)單元，每單元4kSa |
2通道配置：每通道總?cè)萘?2kSa，即8個(gè)單元，每單元4kSa | |
2通道配置(包含SHFQA＋-16W選件)：每通道總?cè)萘?4kSa，即16個(gè)單元，每單元4kSa | |
振蕩器 | 所有讀取通道共享1個(gè)振蕩器，振蕩器的頻率和相位實(shí)時(shí)可控。僅用于頻譜 (Spectroscopy) 模式。 |
標(biāo)記輸出通道數(shù) | 2 |
觸發(fā)輸入通道數(shù) | 2 |
一般規(guī)格 | |
讀取通道數(shù) | 2 或 4 |
外型尺寸 | 449 x 460 x 145 mm（19英寸機(jī)架） |
17.6 x 18.1 x 5.7 英寸 | |
重量 | 15公斤（33磅） |
電源供應(yīng) | 交流電：100V - 240V，50/60 Hz |
連接器 | 前后面板上的SMA用于觸發(fā)，信號和外部時(shí)鐘 |
32位DIO | |
2個(gè)ZSync接口 | |
LAN或以太網(wǎng)，1Gbit/s | |
USB 3.0 | |
維護(hù) USB | |
1 所有波形存儲(chǔ)模塊均可自由配置和觸發(fā)。 |
四、應(yīng)用領(lǐng)域
量子計(jì)算應(yīng)用
單發(fā)色散量子態(tài)讀取
射頻反射法讀取量子比特
頻率復(fù)用量子態(tài)讀取
共振光譜
低延遲和全局反饋式量子糾錯(cuò)
支持的量子比特類型
超導(dǎo)量子比特
自旋量子比特
運(yùn)用2量子態(tài)，3量子態(tài)和和4量子態(tài)的量子比特
其他應(yīng)用
放大器噪聲表征
第三方IQ混頻器校準(zhǔn)
五、功能圖解
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