SHFQC 量子测控一体机可以同时进行控制，读取和快速反馈，多达 6 个超导量子比特。它集成了 SHFQA 量子分析仪 和 SHFSG 信号发生器，以及其他功能于一身。SHFQC 有 6 个信号发生器通道（用于控制）和一个量子分析仪通道（用于读取），可以全面测控 6 个量子比特。 因为 SHFQC 集成了微波信号产生模块和触发分配单元，超快反馈延时低于300 ns，仅需要 8 根微波线就可以将它与制冷机连接，来搭建一套系统。因此，实验系统可以完全用软件控制，并可自由重新配置来匹配实验的需求。
SHFQC 的每一个通道都有一个单独的定序器，可以编程控制波形的相位和时序。由于其输出频率覆盖直流到 8.5 GHz，单个通道即可控制或耦合量子比特，并且可以快速响应来自读取端的输入信号或其他控制通道的信号。读取通道提供客户可自定义的积分权重和读取脉冲存储单元，数量多达 8 个。 SHFQC-16W 升级选件可使数量翻倍，达到 16 个。这为读取配置提供了更大的自由度，比如可以实时控制和读取 6 个 qutrit。
SHFQC 多种高级功能于一身，比如实时示波器，快速扫频，脉冲级定序等，帮助用户实现更快地搭建系统，更高效地调谐和测量。
SHFQC 是我们苏黎世仪器的 Quantum Computing Control System (QCCS) 量子计算测控系统的一部分。因此，同样可以使用 LabOne QCCS 软件 来操控，非常直观和便捷。这也意味着，可以将SHFQC 与其他设备联用，比如可以用 HDAWG 任意波形发生器 来产生最优的基带控制信号。也可以将 SHFQC 集成到更大的系统，实现对 100 个以上的量子比特进行局部或全域的反馈以及量子纠错协议。
The SHFQC comes with three possible configurations: either 2, 4, or 6 of the signal generator channels can be enabled. Additional channels can be enabled in the field. To ask about changing the configuration of your SHFQC, contact us at info@zhinst.com.
| Configuration | Number of enabled signal generator channels | Number of additional channels that can be enabled later | Number of quantum analyzer channels |
|---|---|---|---|
| SHFQC2 | 2 | 2 or 4 | 1 |
| SHFQC4 | 4 | 2 | 1 |
| SHFQC6 | 6 | 0 | 1 |
工作频率高达 8.5 GHz，SHFQC 采用双超外差上下变频技术，而非 IQ 混频方案，以滤波而非介入的形式实现频谱纯净，因此它的工作频段更宽，线性度更高。微波频率合成器专为高保真量子比特控制和读取而设计，低相噪和低抖动覆盖所有的输出频率范围。从而，SHFQC 可以输出无杂散和稳定的信号，瞬时带宽高达 1 GHz，无需混频器校准，节约系统维护时间。
当用一根读取线同时读取多个量子比特时，如果杂散信号的频率正好与量子比特读取频率接近，即使是微弱的杂散信号都可能干扰到量子比特的读取信号。SHFQC 的超外差技术为，用于量子比特频分复用读取的，谐振腔的频率设计争取了更大的灵活性。另外，线性放大链路可以驱动单个或多个量子比特门，时间间隙小，无失真。SHFQC 集成的变频技术可以确保量子比特测控以最高的保真度进行，实现量子处理器最高性能。
SHFQC 的控制和读取通道支持用最少量的波形产生最复杂的信号序列。用户可以用描述波形参数的形式来定义需要的信号，以最节省波形存储空间的方式对 SHFQC 的信号发生器进行编程。对于具有多个量子比特的系统，需要多台 SHFQC 时，这样的方式可以确保复杂的调谐和校准步骤仅需最低的仪器通信时间即可完成。比如，支持循环和动态跳转可以在 300 ns 内实现量子比特主动重置，也可以实现更加复杂的量子纠错算法。实时的相位和频率调控能力使 Z 门操控成为可能。 每个通道具有 100k 波形点的存储空间，定序器支持 16k 个指令，采样率 2 GSa/s。SHFQC 支持可自定义的多通道 AWG 信号，实现量子比特的精准测控。
SHFQC 可以用脉冲信号来表征待测器件的幅度和相位传输特性。可用两个方法来最大化信噪比：脉冲整形和匹配滤波。脉冲整形基于任意读取信号发生器，可以最小化上升沿和下降沿的振荡，即使器件本身响应很慢。
待测器件的阶跃响应可以通过 SHFQC 的数字滤波器的阶跃响应来匹配，每个滤波器可编程一个 4 kSa 长（2 us 长）的积分权重函数。与简单的未加权积分相比，使用匹配适当的滤波器可显着提高 SNR。此外对于每个 qubit，实时分析链路可以鉴别多达 4 个状态。
SHFQC 的设计可以操控 6 个频率固定的 qubits/qutrits 或 5 个 ququads。如果要更好地支持其他类型的量子比特或集成到大型的量子系统，SHFQC 也可以很方便地与其他仪器互联。比如，32位宽的 DIO VHDCI 接口延时很低，支持多量子比特态并行前馈到几台 HDAWG，实现快速量子比特重置或实时的 flux-pulse 控制。
对于量子比特数量稍多的系统，几台 SHFQC，SHFSG，SHFQA 和 HDAWG 可以组合起来，构成可扩展的 Quantum Computing Control System (QCCS) 量子测控系统。这种情况下，要用到我们研发的 ZSync 接口和 PQSC 可编程量子系统控制器把 SHFQC 与其他设备进行互联。LabOne QCCS 控制软件优化了仪器间的通信，简化了协议执行。
PQSC 最多可以同步 18 台仪器。这意味着调度所有 SHFSG 和 SHFQA 可以测控多达 128 个量子比特。如果仅用 SHFQC 的话，还可进行超快反馈算法，最多测控 108 个量子比特。 同步系统中所有设备的 PQSC 可以通过 LabOne QCCS 软件或者 Python APIs 来编程控制。这样用户就可以按照需要来决定如何将它们集成到新的或已有的系统中。
作为量子计算测控系统的一部分时，SHFQC 可以通过 LabOne QCCS 软件 完美地集成到已有的或新的系统中。作为一个自成一体的设备时，SHFQC 可以通过 LabOne 或 Python APIs 高效控制。我们提供广泛的示例库，帮助用户快捷地集成到已有的测量软件架构中。LabOne 的数据服务器支持强大的数据结构和处理能力，用户写的软件部分可以更简洁，易于维护。
| 控制通道数量 | 6 个信号发生器通道 |
| 读取通道数量 | 1 个量子分析仪通道 (1个输出通道，1个输入通道) |
| 尺寸 | 449 x 460 x 145 mm (19英寸标准机架) 17.6 x 18.1 x 5.7 inch |
| 重量 | 15 kg (33 lb) |
| 电源 | AC: 100-240 V, 50/60 Hz |
| 连接接口 | SMA 前后面板，用于触发，信号和外接时钟 32位宽 DIO 2 个 ZSync 接口 LAN/Ethernet, 1 Gbit/s USB 3.0 Maintenance USB |
| RF输出数量 | 6 |
| 频率范围 | DC - 8.5 GHz |
| 信号带宽 | > 1 GHz |
| 输出范围 (dBm) | -30 dBm 到 10 dBm |
| 输出阻抗 | 50 Ohm |
| 微波合成器数量 | 3 个(每通道对共享1个) |
| D/A 转换 | 14-bit, 6 GSa/s (3倍内插后) |
| 输出电压噪声密度 | -135 dBm/Hz (1 GHz，10 dBm，偏移 > 200 kHz) -140 dBm/Hz (4 GHz，10 dBm，偏移 > 200 kHz) -144 dBm/Hz (6 GHz，10 dBm，偏移 > 200 kHz) -144 dBm/Hz (8 GHz，10 dBm，偏移 > 200 kHz) |
| 输出相位噪声 | -90 dBc/Hz (6 GHz，载波偏移 1 kHz) -98 dBc/Hz (6 GHz，载波偏移 10 kHz) -100 dBc/Hz (6 GHz，载波偏移 100 kHz) |
| 输出电压准度 | ±(设置值的1 dBm) |
| 无杂散动态范围 (不含谐波) | 74 dBc (1 GHz， 0 dBm) 66 dBc (4 GHz，0 dBm) 60 dBc (6 GHz，0 dBm) 65 dBc (8 GHz，0 dBm) |
| 输出最差谐波强度 | -40 dBc (1 GHz, 10 dBm) -40 dBc (4 GHz, 10 dBm) -38 dBc (6 GHz, 10 dBm) -36 dBc (8 GHz, 10 dBm) |
| AWG 内核 | 每通道1个 |
| 波形垂直分辨率 | 14-bit 模拟 + 2-bit 数字标记 |
| 波形存储 | 每通道 98 kSa |
| 定序器指令长度 | 每个 AWG 内核 16k 指令 |
| AWG 采样率 | 2 GSa/s |
| 最小波形长度 | 32 Sa |
|
RF 输出数量 |
1 |
| 频率范围 | 0.5 - 8.5 GHz |
| 信号带宽 | > 1 GHz |
| 输出范围（dBm） | -30 dBm to 10 dBm |
| 输出电压噪声 | 14.1 nV/sqrt(Hz) (@ 6 GHz) |
| 输出阻抗 | 50 Ohm |
| 微波合成器数量 | 1 (与输入通道共享) |
| D/A 转换 | 14-bit, 6 GSa/s (3倍内插后) |
| 输出电压噪声密度 | -135 dBm/Hz (1 GHz，10 dBm，偏移 > 200 kHz) -140 dBm/Hz (4 GHz，10 dBm，偏移 > 200 kHz) -144 dBm/Hz (6 GHz，10 dBm，偏移 > 200 kHz) -144 dBm/Hz (8 GHz，10 dBm，偏移 > 200 kHz) |
| 输出相位噪声 | -90 dBc/Hz (6 GHz， 载波偏移 1 kHz) -98 dBc/Hz (6 GHz， 载波偏移 10 kHz) -100 dBc/Hz (6 GHz， 载波偏移 100 kHz) |
| 输出电压准度 | ±(设置值的 1 dBm) |
| 无杂散动态范围 (不含谐波) | 74 dBc (1 GHz，0 dBm) 66 dBc (4 GHz，0 dBm) 60 dBc (6 GHz，0 dBm) 65 dBc (8 GHz，0 dBm) |
| 输出最差谐波强度 | -40 dBc (1 GHz，10 dBm) -40 dBc (4 GHz，10 dBm) -38 dBc (6 GHz，10 dBm) -36 dBc (8 GHz，10 dBm) |
| 读取脉冲发生器数量 | 1 |
| 定序能力 | 高级定序，支持循环和动态跳转，高级触发控制，时间交错读取 |
| 波形存储单元1 |
每通道 8 个单元，一共 32 kSa 存储 |
| 振荡器 | 1 (spectroscopy 模式下可配置) |
| RF 输入数量 | 1 |
| 频率范围 | 0.5 - 8.5 GHz |
| 信号带宽 | > 1 GHz |
| 输出阻抗 | 50 Ohm |
| 微波合成器数量 | 1 (与输出通道共享) |
| 输入电压噪声 | 1.1 nV/√Hz (@ 3 GHz) |
| 输入量程 (dBm) | -50 dBm 到10 dBm (校准后) |
| A/D 转换 | 14-bit，4 GSa/s |
| 匹配滤波器 |
每通道 8 个单元1，一共 32 kSa 存储 |
| 多态鉴别 | 最多4个鉴别器 |
| 反馈延迟 | 300 ns (最后一个采样点进入到第一个采样点输出) |
| 数据记录器 | 存储: 220 点，平均次数最大 217 |
| 示波器 | 存储: 单通道时， 219 复值采样点； 2通道时， 218 复值采样点；3或4通道时， 217 复值采样点 平均次数: 最大 216 |
| 数字标记输出 | 8 个 (每输出/输入通道各一个)，SMA 前面板 |
| 数字标记输出电压 | 0 V (低)，3.3 V (高) |
| 数字标记输出阻抗 | 50 Ohm |
| 数字标志输出上升沿时间 | 300 ps (20% to 80%) |
| 触发输入 | 8个 (每输出/输入通道各一个)，SMA 前面板 |
| 触发输入阻抗 | 50 Ohm / 1 kOhm |
1 所有的存储单元均可自由配置和触发。每个单元最优对应4096个复值采样点。
These specifications have been translated from English. Please note that the official reference for product specifications is always the user manual.
拨打电话 +86 021-64870287 或给我们发邮件 info.cn@zhinst.com，告诉我们您的联系方式和方便的演示时间。我们将为您进行在线演示， 深入讨论您的需求与 SHFQC 功能的匹配情况。
无论设备是从哪里购买的，所有的用户都可通过 Zurich Instruments 获得支持。本地的代理商可以提供本地化的初级服务。如果需要更深入的支持，仪器校准或其他服务，参见 Support page。
SHFQC 最适合微波控制信号频率在 8.5 GHz 以下的量子比特系统。 比如，超导或者超导/自旋混合量子比特系统中的门操作和频分复用读取。
SHFQC 不适合基于光子计数的读取方式，因为它没有计数功能。也不适用于读取工作频率在 0.5 GHz 以下的系统。
没有。SHFQC 是固定的配置，1 个量子分析仪（用于读取）和 6 个信号发生器通道（用于控制）。
SHFQC 有 1 个量子分析仪（用于读取）和 6 个信号发生器通道（用于控制）可以测控多达 6 个超导量子比特。与其他设备结合，比如我们 HDAWG 和 SHFSG，可以操控和读取更多量子比特。
SHFQC 的信号发生器支持对内置的振荡器的同相和正交两路信号分别用两路信号进行调制。基于此， AM，FM，PM 和 DSB 调制都是可以的。但是SHFQC 不支持外接调制信号源。
有时可以。每一个信号发生器（控制）通道都有一个对应的信号发生器，涵盖系统中 HDAWG 和 HDIQ 的多种功能。单个 SHFQC 通道可以替换两个 HDAWG 通道和 1 个 HDIQ 通道，在微波频段提供它们所不及的其他功能。 对于接近直流频段的信号，比如 flux 脉冲，HDAWG 通常更适合，因为它输出功率大，具有预补偿功能，更大的波形存储空间。
SHFQC 可以读取 8 个 qubit，4 个 qutrit 或 2 个 ququad。如果安装了 SHFQC-16W 选件，可以同时读取 16 个 qubit， 8 个 qutrit 或 5 个 ququad。
可以。SHFQC 的读取通道可以直接替代 UHFQA，并带来更多功能。
不。所有的 RF 输入和输出都是可以直接连接到制冷机上对应的控制和读取线。对于控制通道，工作频率应该在 DC - 8.5 GHz 带宽范围之内。对于读取通道，工作频率应该在 0.5 - 8.5 GHz 带宽范围之内。这得益于 SHFQC 采用超外差变频技术，旨在为量子系统带来更好的稳定性和简易性。
很可能不需要。SHFQC 输出功率最大 10 dBm，可以产生非常短（5 ns）的超导 transmon qubit 门脉冲。 读取通道输入量程最小 -50 dBm，ADC 全量程动态范围，本底噪声极低。 这意味着读取信号仅仅需要在低温中，比如用 HEMT 放大器，进行预放大。
每个通道在前面板都有一个触发输入通道。每个定序程序都可以调用若干个触发输入，或者利用触发的状态进行动态跳转。
SHFQC 的每个控制通道有 1 个数字标记通道（总共 6 个），读取通道有 2 个触发输出通道，都位于前面板上。使用任何标记/触发输出都不会降低模拟输出的 14 位分辨率。
强泵音可能会导致第一混和级之前的前置放大器变得非线性，从而可能导致信噪比降低或读取频谱中出现更多杂散。 您有两种选择来克服这种影响：
不要使用前置放大器。 在这种情况下，第一个混和级之后的滤波器可能能够滤除泵音信号。 当然，您需要确保信号电平仍在适合 SHFQC 检测的范围内。
在 SHFQC 和制冷机之间添加一个泵音消除电路。
是。电脑通过 USB 3.0 或 1 GbE 接口来访问仪器，可以上传波形和定序程序到仪器，下载实验结果的数据。设置完毕后，SHFQC 可以自动产生和采集信号，不再依赖电脑。
LabOne 软件可以从网站的下载中心免费下载，支持一键固件升级。Python APIs 有很多示例面向量子操控，可以快速集成到测控软件框架中。LabOne 软件和其 API 由 Zurich Instruments 提供，定期升级。升级后，仪器增加新的功能和性能。
如果你用 Python 编程，用 LabOne API 集成很方便。而且，LabOne 在图形化界面上有命令记录功能，可以帮助你找到正确的 API 命令。另外，LabOne QCCS 软件可以作为自成一体的控制软件使用，也可以集成到大多数量子测控软件框架中。
LabOne 软件的每一次更新都会增加新的工具和功能。比如，快速的谐振腔扫频可以用最少的时间来测量和表征读取线；命令表功能可以降低系统准备时间。我们还提供 Python 示例程序和教程帮助用户入门和快速掌控 SHFQC。
SHFQC 可以使用 Zurich Instruments 的 ZSync 接口与 PQSC 相连。ZSync 提供系统内的时钟同步和数据分发。另外，32 位的 DIO VHDCI 接口可以与 QCCS 系统中的其他设置直接连接，比如 HDAWG，PQSC 或第三方设备。
不。SHFQC 可以用电脑控制。但是，为了更好的与 QCCS 系统中的其他设备进行同步，我们强烈建议使用 PQSC。
不。SHFQC 可以自成一体，可以完全测控多个量子比特，因为内置变频可达 8.5 GHz。可以被内置触发源触发或者被任何标准 TTL 信号触发。
可以。在 QCCS 系统中，SHFQC 一般建议用来单量子比特控制脉冲或参量两量子比特门，而 HDAWG 特别适合 flux-bias 两量子比特门。
可以。使用 PQSC 可以最多同步 18 台 SHFQC，可调控108个量子比特。SHFQC 通过 PQSC 同步后，可以使用 LabOne QCCS 软件控制，或者使用 LabOne 及其 Python API。这些软件让集成 SHFQC 更灵活，不管是新系统或是已有系统。
