Zurich Instruments UHFQA 양자 분석기는 최고 속도와 충실도로 최대 10 개의 초전도 큐비트 또는 스핀 큐비트의 병렬 판독을 위한 유일한 장비입니다. UHFQA는 나노초 타이밍 분해능으로 최대 ±600MHz의 주파수 범위에서 작동하며, IQ 베이스 밴드 동작을 위한 2 개의 신호 입력 및 출력을 제공합니다. 매칭 필터, 실시간 매트릭스 동작 및 상태 식별의 저지연 신호 처리 체인 덕분에, UHFQA는 100 큐비트 이상을 위한 야심찬 양자 컴퓨팅 프로젝트의 개발을 지원합니다.
600 MHz 양자 분석기
주요특징
- 1.8 GSa/s, ± 600 MHz 측정 범위 (단측파대 변조)
- 12 비트 듀얼 채널 입력, 14 비트 듀얼 채널 AWG
- 최대 10 큐비트(qubits)의 병렬 판독(readout)
- 구성 가능한 정합 필터, 신호 컨디셔닝, 크로스토크 억제, 임계값 작동
- Python, C, MATLAB®, LabVIEW™ 및 .NET 용 LabOne® 제어 소프트웨어 및 API
- 양자 컴퓨팅 (Quantum computing)
- 초전도 큐비트 (Superconducting qubits)
- 반도체 스핀 큐비트 (Semiconductor spin qubits)
- 주파수 다중화 판독 (Frequency-multiplexed readout)
- 싱글 샷 큐비트 판독 (Single-shot qubit readout)
- 활성 큐비트 재설정 (Active qubit reset)
- Qubit 분광법 (Qubit spectroscopy)
- 라비 진동 (Rabi oscillations)
높은 충실도로 빠른 판독
UHFQA는 펄스 측정을 수행하여 테스트중인 장치의 전송 진폭 및 위상을 결정합니다. 신호 대 잡음비 (SNR)를 최대화하는 두 가지 방법, 즉 펄스 형성(shaping)과 정합 필터링(matched filtering)이 있습니다. 임의 파형 발생기를 사용한 펄스 형성은 응답이 느린 장치의 경우에도 링업 및 링다운 시간을 최소화합니다. UHFQA 디지털 필터의 단계 응답은 각 필터에 대해 4-kSa-long 가중치 함수를 프로그래밍하여 장치의 과도 응답과 일치시킬 수 있습니다. 단순 비가중 통합에 비해, 적절하게 일치하는 필터를 적용하면 SNR이 크게 향상됩니다.
확장 가능한 양자 설정
단일 마이크로파 라인에서 10 큐비트를 측정한다는 것은 극저온 증폭 체인을 최적화하는 것을 의미합니다. 구성 가능한 10x10 매트릭스 신호 프로세서는 크로스토크를 체계적으로 억제하고, 결과적으로, 장치 제작에서 허용 오차를 완화합니다. HDAWG와 함께 여러 UHFQA는 양자 스택에서 큐비트 제어 및 판독을 위한 완전히 동기화 된 계측 계층을 구성합니다. 저 지연 32 비트 DIO 인터페이스는 특히, 양자 오류 수정을 위해 멀티 큐비트 상태의 피드 포워드를 가능하게합니다.
퀀텀 지원 소프트웨어
UHFQA는 LabOne과 Python, C, MATLAB® , LabVIEW™ 및 .NET 용 API에 의해 제어됩니다. Python의 확장 된 예제 라이브러리는 확립된 측정 프레임 워크로의 직접적인 통합을 용이하게합니다. LabOne Data Server에서 제공하는 데이터 구조화 및 처리 기능 덕분에, 소프트웨어 스택의 사용자 부분은 간단하고 유지 관리가 쉽습니다.
Qubit 측정 유닛
| Filter memory | 4096 Sa/channel |
| Real-time matrix operations | 1× deskew (2×2 real) 10× rotation (2×2 real) 1x crosstalk suppression (10×10 complex) |
| Matrix elements | Range -1 to +1 Resolution <20e-6 |
| Data logger | Memory 1 MSa Max. 217 averages |
| Monitoring scope memory | 4096 Sa/channel, 2 channels |
| Monitoring scope averaging | Max. 215 averages |
| Statistics unit | Count number of logical 1 in bit pattern Count number of transitions in bit pattern |
UHF 신호 입력
| Frequency range | DC - 600 MHz |
| Input impedance | 50 Ω or 1 MΩ || 18 pF |
| Input voltage noise | 4 nV/√Hz above 100 kHz |
| Input ranges | ±10 mV to ±1.5 V |
| A/D conversion | 12 bits, 1.8 GSa/s |
임의 파형 발생기
| Channels | 2 |
| Markers | 2/channel |
| D/A conversion | 14 bits, 1.8 GSa/s |
| Output ranges | ±150 mV, ±1.5 V (high-impedance load) -12.5 dBm, +7.5 dBm (50 Ω load) |
| Waveform memory | 128 MSa/channel (main) 32 kSa/channel (cache) |
UHFQA Q&A
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UHFQA는 수십 나노초에서 수 밀리 초까지의 시간 단위에서, 무선 주파수 신호의 펄스, 시간 통합 측정을 기반으로하는 판독 방법을 위해 설계되었습니다. 이는 특히, 회로 QED 아키텍처에서 초전도 큐비트의 분산 판독과 반도체 스핀 큐비트를 판독하는 데 사용되는 일부 RF 반사 측정 방법에 적합합니다.
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UHFQA에는 트랩형 이온 큐 비트 측정에 일반적으로 필요한 카운터 기능이 없습니다. 이러한 실험을 위해, 다중 채널 AWG 기능과 펄스카운터를 결합한 HDAWG 임의 파형 발생기를 추천합니다. UHFQA는 또한 DC 전압 또는 전류 측정을 기반으로하는 측정 체계나, 전자 터널링 이벤트의 감지에 의존하는 방법을 사용하도록 설계되지 않았습니다.
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아니요, UHFLI 및 UHFAWG에 사용할 수있는 업그레이드 옵션은 UHFQA에 사용할 수 없습니다. 그러나, UHFQA의 임의 파형 발생기는 UHF-AWG 임의 파형 발생기와 동일합니다.
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UHFQA는 32 비트 DIO VHDCI 인터페이스를 사용하여 PQSC 프로그래밍 가능 양자 시스템 컨트롤러에 연결됩니다. 이를 통해 큐비트 판독 결과를 PQSC로 전송할 수 있습니다. UHFQA는 32 비트 VHDCI 인터페이스를 사용하여 HDAWG 임의 파형 발생기에 연결할 수도 있습니다. 이는 기본 피드-포워드 프로토콜에 유용 할 수 있습니다. 전압 레벨 (UHFQA의 5V 및 HDAWG의 3.3V)이 다르기 때문에이 경우 전압 분배기가 필요합니다. 자세한 내용은 Zurich Instruments에 문의하십시오.
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아니요. UHFQA는 기존 컴퓨터로, 제어 할 수 있으며 측정 데이터를 얻을 수 있습니다. 실시간 처리를 위한 측정 데이터는 PQSC로 전송되는 것과 동일한 방식으로 기본 병렬 TTL 신호로 맞춤형 디지털 전자 장치에 전송 될 수 있습니다.
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아니요. UHFQA는 기존 임의 파형 발생기 또는 내부 트리거 소스에 의해 트리거 될 수 있습니다.
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UHFQA는 LabOne 소프트웨어 및 Python, LabVIEW, MATLAB, C 및 .NET 용 API와 함께 제공됩니다. 오픈 소스 QuCoDeS 측정 프레임 워크 용 Python 드라이버를 사용할 수 있지만, 이 드라이버는 Zurich Instruments에서 유지 관리하지 않습니다. 소프트웨어에 포함 된 Python API의 예는 큐비트 판독 애플리케이션에 의해 안내되며 다른 측정 프레임 워크에 빠르게 통합 할 수 있습니다.
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그 목적은 신호 크로스토크 및 IQ 믹서 위상 불균형을 보상하는 것입니다.
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그들의 목적은 각 큐비트에 대한 통합 후 신호를 변환하여, 신호가 하나의 신호 쿼드러처에만 있도록하는 것입니다.
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그 목적은 양자 컴퓨팅 칩에서 회로 요소 간의 원하지 않는 결합 (예 : 한 큐비트에서 다른 큐비트의 판독 공진기로 결합)의 영향을 제거하는 것입니다.
