SHFQC+ 8.5GHz 量子測(cè)控一體機(jī)
一、簡(jiǎn)介：
瑞士Zurich Instruments的SHFQC+量子測(cè)控一體機(jī)集成了 SHFQA+量子分析儀和SHFSG+信號(hào)發(fā)生器，以及實(shí)時(shí)示波器、快速掃頻、脈沖級(jí)定序等功能于一身，可以同時(shí)進(jìn)行控制、讀取和快速反饋多達(dá)6個(gè)超導(dǎo)量子比特。SHFQC+的控制通道有3種配置以實(shí)現(xiàn)不同的實(shí)驗(yàn)需求，每一個(gè)通道都有一個(gè)單獨(dú)的定序器，可以編程控制波形的相位和時(shí)序，可控制或耦合量子比特，并且可以快速響應(yīng)讀取信號(hào)。
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(wú)需混頻器校準(zhǔn)
2、4或6個(gè)控制輸出通道
1個(gè)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(cè)控，延時(shí)350ns
實(shí)時(shí)信號(hào)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(diǎn)
①高保真量子比特操控和讀取
工作頻率高達(dá)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(shí)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(wú)雜散和穩(wěn)定的信號(hào)，瞬時(shí)帶寬高達(dá)1GHz，無(wú)需混頻器校準(zhǔn)，節(jié)約系統(tǒng)維護(hù)時(shí)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(hào)序列。用戶可以用描述波形參數(shù)的形式來(lái)定義需要的信號(hào)，以最節(jié)省波形存儲(chǔ)空間的方式對(duì)SHFQC+的信號(hào)發(fā)生器進(jìn)行編程。對(duì)于具有多個(gè)量子比特的系統(tǒng)，需要多臺(tái)SHFQC+時(shí)，這樣的方式可以確保復(fù)雜的調(diào)諧和校準(zhǔn)步驟僅需最低的儀器通信時(shí)間即可完成。
③快速高保真讀取
SHFQC+可以用脈沖信號(hào)來(lái)表征待測(cè)器件的幅度和相位傳輸特性?？捎脙蓚€(gè)方法來(lái)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(hào)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(kuò)展的系統(tǒng)方案
SHFQC+的設(shè)計(jì)可以操控6個(gè)頻率固定的qubits/qutrits或5個(gè)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(jì)算測(cè)控系統(tǒng)的一部分時(shí)，SHFQC+可以通過(guò)LabOne Q軟件完美地集成到已有的或新的系統(tǒng)中。作為一個(gè)自成一體的設(shè)備時(shí)，SHFQC+可以通過(guò)LabOne或Python APIs高效控制。
SHFQC+可選選件：
①SHFQC-16W積分權(quán)重?cái)U(kuò)展選件
主要特點(diǎn)
把積分權(quán)重模塊數(shù)量從8個(gè)升級(jí)到16個(gè)
把波形存儲(chǔ)模塊數(shù)量從8個(gè)升級(jí)到16個(gè)
可同時(shí)讀取16個(gè)qubit或8個(gè)qutrit或5個(gè)ququad
②SHFQC-RTR輸出路由器和加法器選件
可將三個(gè)額外的數(shù)字信號(hào)單元的信號(hào)路由并添加到任何輸出
每個(gè)路由信號(hào)具有獨(dú)立的幅度和相位控制能力
能夠單獨(dú)啟用每個(gè)路由信號(hào)
溢出指示器用于警示添加的信號(hào)使DAC飽和
將SHFQC2和SHFQC4的數(shù)字信號(hào)單元增加到6個(gè)
三、產(chǎn)品參數(shù)
一般指標(biāo) | |
控制通道數(shù)量 | 2/4/6 個(gè)信號(hào)發(fā)生器通道 |
讀取通道數(shù)量 | 1 個(gè)量子分析儀通道 |
(1個(gè)輸出通道，1個(gè)輸入通道) | |
尺寸 | 449 x 460 x 145 mm (19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)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(hào)和外接時(shí)鐘 |
32位寬 DIO | |
2 個(gè) ZSync 接口 | |
LAN/Ethernet, 1 Gbit/s | |
USB 3.0 | |
Maintenance USB | |
信號(hào)發(fā)生器和信號(hào)輸出 | |
RF輸出數(shù)量 | 2/4/6 (可在線升級(jí))， 最多 6 個(gè) |
頻率范圍 | DC - 8.5 GHz |
信號(hào)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(gè)(每通道對(duì)共享1個(gè)) |
D/A 轉(zhuǎn)換 | 14-bit, 6 GSa/s (3倍內(nèi)插后) |
輸出電壓準(zhǔn)度 | ±(設(shè)置值的1 dBm) |
波形生成 | |
AWG 內(nèi)核 | 每通道1個(gè) |
波形垂直分辨率 | 14-bit 模擬 + 2-bit 數(shù)字標(biāo)記 |
波形存儲(chǔ) | 每通道 98 kSa |
定序器指令長(zhǎng)度 | 每個(gè) AWG 內(nèi)核 32k 指令 |
AWG 采樣率 | 2 GSa/s |
最小波形長(zhǎng)度 | 32 Sa |
量子分析儀信號(hào)輸出 | |
RF 輸出數(shù)量 | 1 |
頻率范圍 | 0.5 - 8.5 GHz |
信號(hào)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(zhǔn)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(jí)定序，支持循環(huán)和動(dòng)態(tài)跳轉(zhuǎn)，高級(jí)觸發(fā)控制，時(shí)間交錯(cuò)讀取 |
波形存儲(chǔ)單元1 | 每通道 8 個(gè)單元，一共 32 kSa 存儲(chǔ) |
或者16 個(gè)單元，一共 64 kSa 存儲(chǔ) (需要 SHFQC-16W 選件) | |
振蕩器 | 1 (spectroscopy 模式下可配置) |
量子分析儀信號(hào)輸入 | |
RF 輸入數(shù)量 | 1 |
頻率范圍 | 0.5 - 8.5 GHz |
信號(hào)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(zhǔn)后) |
A/D 轉(zhuǎn)換 | 14-bit，4 GSa/s |
量子比特測(cè)量單元 | |
匹配濾波器 | 每通道 8 個(gè)單元1，一共 32 kSa 存儲(chǔ) |
或者16 個(gè)單元，一共 64 kSa 存儲(chǔ) (需要 SHFQC-16W 選件) | |
多態(tài)鑒別 | 最多4個(gè)鑒別器 |
反饋延遲 | 350 ns (最后一個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)入到第一個(gè)采樣點(diǎn)輸出) |
數(shù)據(jù)記錄器 | 存儲(chǔ): 219 點(diǎn)，平均次數(shù)最大 216 |
示波器 | 存儲(chǔ): 單通道時(shí)， 218 復(fù)值采樣點(diǎn)； 2通道時(shí)， 217 復(fù)值采樣點(diǎn)；3或4通道時(shí)， 216 復(fù)值采樣點(diǎn) |
平均次數(shù): 最大 216 | |
數(shù)字標(biāo)記和觸發(fā) | |
數(shù)字標(biāo)記輸出 | 每輸出/輸入通道各一個(gè)，SMA 前面板 |
數(shù)字標(biāo)記輸出電壓 | 0 V (低)，3.3 V (高) |
數(shù)字標(biāo)記輸出阻抗 | 50 Ω |
數(shù)字標(biāo)志輸出上升沿時(shí)間 | 300 ps (20% to 80%) |
觸發(fā)輸入 | 每輸出/輸入通道各一個(gè)，SMA 前面板 |
觸發(fā)輸入阻抗 | 50 Ω / 1 kΩ |
1 所有的存儲(chǔ)單元均可自由配置和觸發(fā)。每個(gè)單元最優(yōu)對(duì)應(yīng)4096個(gè)復(fù)值采樣點(diǎn)。 |
四、應(yīng)用領(lǐng)域
量子計(jì)算應(yīng)用
控制量子比特，支持單量子比特門(mén)和多量子比特門(mén)
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(cè)量和系統(tǒng)表征
實(shí)時(shí)，低延時(shí)反饋，支持全域內(nèi)快速操作和量子糾錯(cuò)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(zhǔn)
五、功能圖解
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