產(chǎn)品介紹

Zurich Instruments 的 SHFQA 量子分析儀，作為獨(dú)立單體儀器，具備完整的實(shí)時(shí)量子態(tài)讀取功能，最多可讀取高達(dá) 64 個(gè)超導(dǎo)和自旋量子比特。 SHFQA的頻率范圍為 0.5 - 8.5 GHz，分析帶寬為 1 GHz，且無需混頻器校準(zhǔn)。SHFQA 具有 2 個(gè)或 4 個(gè)讀取通道，每個(gè)通道均可以分析多達(dá) 16 個(gè)量子比特，8 個(gè) qutrit 或 5 個(gè) quaquad。對(duì)于 2 通道 SHFQA，此功能需要配備 SHFQA-16W 選件。

SHFQA 憑借其*的定序器和低延遲信號(hào)處理鏈，包含匹配濾波和結(jié)果關(guān)聯(lián)運(yùn)算，能夠以的信噪比和的延遲實(shí)現(xiàn)多量子態(tài)鑒別。SHFQA 可以將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)狡渌麅x器，以實(shí)現(xiàn)有效的 qubit 復(fù)位或全局糾錯(cuò)協(xié)議。通過作用包括用戶界面，應(yīng)用程序接口 (API) 和 LabOne QCCS 控制軟件的 LabOne 軟件組件，SHFQA 可支持規(guī)模從幾個(gè)至幾百個(gè)量子比特的量子計(jì)算系統(tǒng)。

SHFQA 量子分析儀的配置

應(yīng)用領(lǐng)域

量子計(jì)算應(yīng)用

· 頻率復(fù)用量子態(tài)讀取
· 單發(fā)色散量子態(tài)讀取
· 共振光譜和表征
· 實(shí)時(shí)，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/超導(dǎo)諧振腔混合型量子比特
· 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)

亮點(diǎn)

高保真度快速讀取

SHFQA 通過脈沖測(cè)量方式來確定被測(cè)設(shè)備的傳輸幅度和相位。SHFQA 通過兩種方法信噪比 (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(duì)于響應(yīng)速度較慢的設(shè)備，也可以地縮短振鈴時(shí)間。

通過為每個(gè)濾波器設(shè)置一個(gè)可編程的，4 kSa 長(zhǎng)的權(quán)重函數(shù)，SHFQA 可以使其數(shù)字濾波器的階躍響應(yīng)與待測(cè)器件的瞬態(tài)響應(yīng)匹配。與簡(jiǎn)單的未加權(quán)積分相比，應(yīng)用合適匹配濾波器可顯著提高 SNR。此外，實(shí)時(shí)信號(hào)分析鏈還可以鑒別單個(gè)量子比特的多量子態(tài) (多達(dá) 4 個(gè)量子態(tài))，且直接獲得量子態(tài)的關(guān)聯(lián)結(jié)果。

可擴(kuò)展的量子比特讀取儀器

在一條微波線上測(cè)量 16 個(gè) qubit 或 8 個(gè) qutrits 意味著優(yōu)化低溫放大器鏈路。使用可自由配置的權(quán)重積分大大降低了量子比特間的串?dāng)_，因此降低了對(duì)了器件制造容差的要求。任意波形發(fā)生器中的存儲(chǔ)模塊 (最多 16 個(gè)) 可以按時(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)讀出通道，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)，即，用戶可以根據(jù)特定的系統(tǒng)要求定制儀器。

為了實(shí)現(xiàn)高集成度，SHFQA 可以與其他儀器共用操作界面，例如，低延遲 32 位 DIO VHDCI 接口可將多量子比特的量子態(tài)前饋到幾個(gè) HDAWG，以實(shí)現(xiàn)快速有效的量子比特復(fù)位。對(duì)于多量子比特系統(tǒng)，可以通過將多個(gè)SHFQA，SHFSG，HDAWG，HDIQ 和 PQSC 組合在一起，以形成可擴(kuò)展的量子計(jì)算控制系統(tǒng) (QCCS)。Zurich Instruments 的 ZSync 接口可通過 PQSC 將SHFQA 連接到 QCCS 中的所有其他儀器，這對(duì)于全局糾錯(cuò)協(xié)議具有至關(guān)重要的意義。

無需混頻器校準(zhǔn)的頻率上轉(zhuǎn)換，高達(dá) 8.5 GHz

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)，如果頻率設(shè)置點(diǎn)未經(jīng)優(yōu)化，即使雜散很小，也可能導(dǎo)致量子態(tài)讀取的串?dāng)_或讀出信號(hào)過小。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(duì)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。SHFQA 的突出特點(diǎn)在于，性能穩(wěn)定且不需要繁瑣的混頻器校準(zhǔn)。這種混頻方案與 1 GHz 的分析帶寬相結(jié)合， 顯著提高了設(shè)計(jì)用于頻率復(fù)用量子態(tài)讀取的諧振腔共振頻率的靈活性；這一方案極大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的調(diào)試和維護(hù)。

量子系統(tǒng)控制軟件

LabOne QCCS 控制軟件是 QCCS 的重要組成部分，它可以將 SHFQA 整合到新的或現(xiàn)有的設(shè)備。SHFQA 作為獨(dú)立的儀器，可以通過 LabOne 和 API (Python，C，MATLAB®，LabVIEW™ 和 .NET 進(jìn)行操控。擴(kuò)展的示例庫(kù)將使用戶更輕松地將 SHFQA 整合到已有的測(cè)量框架。LabOne 數(shù)據(jù)服務(wù)器提供的強(qiáng)大的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)處理功能，使軟件堆棧中與用戶交互的部分既簡(jiǎn)單直觀，又易維護(hù)。

功能圖解

技術(shù)參數(shù)

所有波形存儲(chǔ)模塊均可自由配置和觸發(fā)。