8,5 GHz Qubit-Steuerung

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Der SHFQC eignet sich am besten für Qubits und andere Systeme, die mit Mikrowellensignalen bei bis zu 8,5 GHz gesteuert werden können, z. B. für Gate-Operationen und Multiplex-Auslesung auf supraleitenden Schaltkreisen oder hybriden supraleitenden/Spin-Qubit-Systemen.

Der SHFQC eignet sich nicht für Auslesesysteme, die auf Photonenzählung beruhen, da er keine Zählerfunktionalität enthält, oder für Auslesesysteme, die einen Betrieb unter 0,5 GHz erfordern.

Nein, der SHFQC wird in einer festen Konfiguration von 1 Quantenanalysator- (Auslese-) Kanal und 6 Signalgenerator- (Steuer-) Kanälen geliefert.

Die 6 Signalgenerator- (Steuerung) und 1 Quantenanalysatorleitung (Auslesen) des SHFQC ermöglichen die Steuerung von bis zu 6 supraleitenden Qubits. In Kombination mit anderen Instrumenten, wie dem HDAWG von Zurich Instruments oder dem SHFSG, können mehr Qubits manipuliert und ausgelesen werden.

Die Signalgeneratorkanäle des SHFQC unterstützen die Modulation der In-Phase- und Quadraturkomponenten des internen Oszillators durch ein zweikanaliges Wellenformsignal. Auf der Grundlage dieser Funktionalität können AM, FM, PM und DSB durchgeführt werden. Der SHFQC unterstützt jedoch keine Modulation durch eine externe Quelle.

Manchmal ja. Jeder Signalgenerator-(Steuer-)Kanal des SHFQC ist ein spezialisierter Signalgenerator, der viele der Möglichkeiten eines Systems aus HDAWG- und HDIQ-Instrumenten abdeckt. Ein einziger Kanal ersetzt somit 2 HDAWGs und 1 HDIQ-Kanal und bietet gleichzeitig zusätzliche Funktionalität und Leistung im Mikrowellenbereich. Für den Betrieb in der Nähe des Gleichstroms - zum Beispiel bei Flusspulsen - ist ein HDAWG-Kanal aufgrund seiner höheren Ausgangsleistung, der Vorkompensationsfunktion und des größeren Wellenformspeichers oft die bessere Alternative.

Mit dem SHFQC können Sie 8 Qubits, 4 Qutrits oder 2 Quads optimal detektieren; mit der Option SHFQC-16W kann dies auf bis zu 16 Qubits, 8 Qutrits oder 5 Quads erweitert werden.

Ja, der Auslesekanal des SHFQC ist ein Ersatz für einen UHFQA mit zusätzlichen Funktionen.

Nein. Alle HF-Eingänge und -Ausgänge des SHFQC sind so ausgelegt, dass sie direkt mit den entsprechenden Steuer- und Ausleseleitungen des Kryostaten verbunden sind. Für einen Steuerkanal bedeutet dies, dass die Betriebsfrequenzen innerhalb der Bandbreite von DC - 8,5 GHz liegen müssen, für die Auslesekanäle zwischen 0,5 GHz und 8,5 GHz. Dies ist dank des Superheterodyn-Frequenzumwandlungsschemas des SHFQC möglich, das entwickelt wurde, um Stabilität und Einfachheit in die Qubit-Aufbauten zu bringen.

Höchstwahrscheinlich nicht. Der SHFQC kann bis zu 10 dBm Ausgangsleistung liefern, was sehr kurze (5 ns) Gates mit supraleitenden Transmon-Qubits ermöglicht und typischerweise viel mehr ist, als zum Auslesen benötigt wird. Bei der niedrigsten Eingangsbereichseinstellung des Auslesekanals werden -50 dBm auf den vollen dynamischen Bereich des ADC mit minimalem zusätzlichen Rauschen abgebildet: Dies bedeutet, dass das Auslesesignal im kalten Zustand nur vorverstärkt werden muss, z. B. mit einem HEMT-Verstärker.

Jeder Kanal verfügt über einen Triggereingang an der Frontplatte. Ein einzelnes Sequenzprogramm kann mehrere Triggereingänge enthalten und den Status eines Triggers als Eingang für die Sequenzverzweigung verwenden.

Der SHFQC hat 1 Marker pro Steuerkanal (insgesamt 6) und 2 Triggerausgänge für den Auslesekanal, die sich auf der Frontplatte befinden. Die Verwendung eines der Marker/Trigger-Ausgänge verringert nicht die 14-Bit-Auflösung des Ausgangs.

Ein starker Pump-Ton kann dazu führen, dass die Vorverstärker vor der ersten Mischstufe nichtlinear werden, was zu einem möglicherweise reduzierten Signal-Rausch-Verhältnis oder zu mehr Ausschlägen im Auslesespektrum führt. Sie haben zwei Möglichkeiten, diesen Effekt zu vermeiden:

• Verwenden Sie die Vorverstärker nicht. In diesem Fall könnte der Filter nach der ersten Mischstufe das Pumptonsignal herausfiltern. Natürlich müssen Sie sicherstellen, dass der Signalpegel immer noch in einem geeigneten Bereich liegt, damit der SHFQC erkannt werden kann.

• Fügen Sie zwischen dem SHFQC und dem Kryostaten eine Pumptonunterdrückungsschaltung ein.

Ja: Dieses Gerät wird über einen Computer betrieben, der über USB 3.0 oder 1 GbE angeschlossen ist. Der Computer lädt Wellenform- und Sequenzdaten auf den SHFQC hoch und lädt gemittelte Versuchsergebnisse herunter. Sobald der SHFQC gestartet ist, erzeugt er seine Signale und erfasst seine Daten selbstständig und ist nicht mehr unbedingt vom Computer abhängig.

Die LabOne-Software ist kostenlos in unserem Download-Center erhältlich und verfügt über eine Ein-Klick-Funktion zum Aktualisieren der Geräte-Firmware. Der SHFQC kann auch mit frei verfügbaren APIs für Python gesteuert werden. Die in der Software enthaltenen Beispiele für Python-APIs sind auf die Manipulation von Qubits zugeschnitten und ermöglichen eine schnelle Integration auch in andere Messsysteme. Die LabOne Software und die APIs werden von Zurich Instruments entwickelt und regelmässig aktualisiert, so dass Sie neue Funktionen auf dem Gerät nutzen können.

Wenn Sie auf benutzerdefinierten Python-Code angewiesen sind, ist die Integration mit den LabOne-APIs ganz einfach. Darüber hinaus hilft Ihnen LabOne dank der Befehlsprotokollfunktion, den richtigen API-Befehl für eine bestimmte Geräteeinstellung zu finden. Darüber hinaus arbeitet die LabOne QCCS Software entweder als eigenständige Steuerungssoftware oder kann in die meisten bestehenden Frameworks und Steuerungssysteme integriert werden.

Mit jeder neuen Version unserer LabOne-Software stellen wir neue Tools und Gerätefunktionen zur Verfügung. So hilft Ihnen beispielsweise die schnelle Resonatorspektroskopie, Ihre Ausleselinie in kürzester Zeit zu messen und zu charakterisieren; die Befehlstabelle ermöglicht es, die Ausfallzeiten des Systems zu minimieren. Außerdem bieten wir eine Bibliothek mit Python-Notebooks und Tutorials, die Ihnen helfen, Ihr SHFQC so schnell wie möglich einzurichten und zu steuern.

Der SHFQC ist für die Verbindung mit dem PQSC über den ZSync-Link von Zurich Instruments vorgesehen, der sowohl eine systemweite Taktsynchronisation als auch eine Datenverteilung ermöglicht. Darüber hinaus kann eine 32-Bit-DIO-VHDCI-Schnittstelle verwendet werden, um den SHFQC direkt mit anderen Instrumenten des QCCS, wie dem HDAWG und dem PQSC, für eine direkte Rückkopplung oder mit Instrumenten Dritter zu verbinden.

Nein: Der SHFQC kann mit einem herkömmlichen Computer gesteuert werden. Für eine optimale Synchronisation mit anderen Instrumenten des QCCS empfehlen wir jedoch dringend die Verwendung eines PQSC.

Nein. Der SHFQC kann als eigenständiges System verwendet werden und bietet alles, was zur Steuerung und zum Auslesen von Multi-QuBit-Systemen benötigt wird, einschließlich Frequenzumwandlung bis zu 8,5 GHz. Er kann über eine interne Triggerquelle oder mit jedem herkömmlichen TTL-Signalgenerator getriggert werden.

Ja. In einem QCCS-Setup wird der SHFQC für Ein-Qubit-Kontrollpulse und parametrische Zwei-Qubit-Gatter empfohlen, während der HDAWG ideal für Zwei-Qubit-Gatter mit Flussvorspannung ist.

Ja: bis zu 18 SHFQCs können über einen PQSC synchronisiert werden, was zu einer koordinierten Kontrolle von bis zu 108 Qubits führt. Die SHFQCs, die über einen PQSC synchronisiert werden, können mit der LabOne QCCS Software, mit LabOne oder mit LabOnes APIs für Python programmiert werden; dies bietet Flexibilität bei der Einbindung des SHFQC in einen neuen oder bestehenden Aufbau.