SHFQC+ 큐비트 컨트롤러는 최대 6개의 초전도 큐비트를 제어, 판독 및 빠른 피드백을 제공할 수 있습니다. SHFQA+ 양자 분석기 , SHFSG+ 신호 발생기 등의 기능을 단일 기기에 통합하였습니다. 통합 마이크로웨이브 생성, 트리거 분배 장치 및 모든 채널 간의 350 ns의 초고속 피드백, SHFQC+와 저온 유지 장치 사이의 간단한 마이크로웨이브 연결은 고급 큐비트 측정을 시작하기에 충분합니다. 큐비트 수가 적은 시스템에 유연성을 제공하기 위해 SHFQC+는 2, 4 또는 6개의 신호 발생기 채널이 활성화되는 세 가지 구성으로 제공됩니다. 2채널 및 4채널 구성의 경우 현장에서 추가 신호 발생기 채널을 활성화할 수 있습니다. 셋업설정은 전부 소프트웨어로 제어되며 실험 요구 사항에 맞게 필요에 따라 재구성할 수 있습니다.
주요특징
- 2, 4, 6개의 신호발생 채널
- 큐비트, 큐트릿 또는 큐쿼드 측정용 양자분석 채널 1개
- 믹서 보정이 필요없는 최대 8.5 GHz 작동주파수와 1 GHz 분석 대역폭. 8.5 GHz 이상의 대역폭이 필요하시면 문의하기
- 낮은 위상 노이즈, 낮은 스퓨리어스 톤, 고속 고충실도 게이트를 위한 높은 출력 전력
- 일치하는 필터 및 다중 상태 식별 기능이 있는 실시간 신호 처리 체인
- 350 ns의 기기 내부 피드백
- LabOne®, LabOne Q 소프트웨어 또는 Python용 API를 통해 제어
Variants
SHFQC+의 각 제어 채널에는 위상 및 타이밍 프로그래밍 가능 파형을 생성하기 위한 강력한 시퀀서가 있으므로 단일 SHFQC+가 DC ~ 8.5 GHz의 펄스로 큐비트를 제어하거나 결합할 수 있고, 측정된 판독 채널의 입력에 언제든지 반응할 수 있습니다. SHFQC-16W 업그레이드 옵션 을 사용하면 판독 채널의 자유롭게 구성 가능한 통합 가중치 및 판독 펄스 메모리가 8에서 16으로 두 배 늘어납니다. 이는 전체 실시간 제어 및 6큐트릿 판독을 가능하게 함으로써 판독 구성에 더 많은 유연성을 제공합니다.
실시간 오실로스코프, 고속 분광기 및 펄스 수준 시퀀싱 기능과 같은 고급 기능을 통해 사용자는 시스템 조정 및 측정 속도를 더욱 높일 수 있습니다.
SHFQC+는 Zurich Instruments QCCS(Quantum Computing Control System) 의 일부로서 LabOne QCCS 소프트웨어 를 통한 직관적으로 조작할 수 있습니다. 이를 통해 최대 750 MHz의 빠른 플럭스 또는 게이트 전압 신호에 생성이 필요할때, HDAWG와 같은 다른 장비와 원활하게 결합되어 사용 할 수 있습니다. 더 큰 QCCS 내에서 SHFQC+를 사용하면 빠른 로컬 및 글로벌 피드백과 100큐비트 이상에 대한 오류 수정 프로토콜에 액세스할 수 있습니다.
SHFQC+ Qubit 컨트롤러의 채널 구성
SHFQC+에는 3가지 가능한 구성이 있습니다. 신호 발생기의 2, 4 또는 6개의 신호 발생 채널을 활성화할 수 있습니다. 필드에서 추가 채널을 활성화할 수 있습니다. SHFQC+ 구성 변경에 대해 문의하려면 info@zhinst.com으로 문의하십시오.
구성 | 활성화된 신호 발생기 채널 수 | 나중에 활성화할 수 있는 추가 채널 수 | 양자 분석기 채널 수 |
---|---|---|---|
SHFQC2 | 2 | 2 or 4 | 1 |
SHFQC4 | 4 | 2 | 1 |
SHFQC6 | 6 | 0 | 1 |
양자 컴퓨팅 애플리케이션
- 단일 및 다중 큐비트 게이트를 통한 큐비트의 일관된 제어
- 주파수 다중화 판독
- 분산형 단일 샷 판독
- 고속 큐비트 및 공진기 분광기 및 설정 특성화
- 시스템 전반의 작업 및 오류 수정 프로토콜을 위한 저지연 실시간 피드백
지원되는 큐비트 유형
- 초전도 큐비트
- 스핀 큐비트/초전도 공진기 하이브리드
- 큐비트, 큐트릿 및 큐쿼드
기타 애플리케이션
- 증폭기 잡음 특성화
- 마이크로웨이브 설정 보정
고충실도 큐비트 조작 및 판독
최대 8.5 GHz까지 확장되는 범위에서 작동하는 SHFQC+의 더블 슈퍼헤테로다인 상향 및 하향 변환 방식은 간섭이 아닌 필터링에 의존하므로 표준 IQ 믹서 기반의 변환방식보다 더 넓은 주파수 대역에서 작동하며 더 나은 선형성을 제공합니다. 이 기능은 고충실도 큐비트 제어 및 판독을 위해 특별히 설계된 신시사이저의 성능과 결합되어 전체 출력 주파수 범위에서 낮은 위상 잡음과 낮은 타이밍 지터를 제공합니다. 결과적으로 SHFQC+는 1 GHz의 순간 대역폭 내에서 사용자가 믹서 교정 또는 시스템 유지 관리에 시간을 할애할 필요 없이 스퓨리어스 없는 안정적인 신호를 생성합니다.
동일한 판독 라인에 연결된 공진기를 통해 여러 큐비트를 판독할 때는 비록 작은 스퍼라도 최적화 되지 않은 위치에 있는 경우 혼란스럽거나 더 작은 판독 신호로 이어질 수 있습니다. SHFQC+의 슈퍼헤테로다인 방식은 주파수 다중화된 큐비트 판독을 위한 공진기 주파수 설계에 더 많은 유연성을 제공합니다. 또한 선형 증폭 체인과의 결합을 통해 사용자는 모든 단일 및 다중 큐비트 게이트를 짧은 시간 간격으로 왜곡 없이 구동할 수 있습니다. SHFQC+가 제공하는 통합 주파수 변환은 큐비트 제어 및 판독 작업이 충실도 측면에서 양자 프로세서의 잠재력을 최대한 실현하도록 합니다.
효율적인 워크플로 및 리소스 처리
SHFQC+의 신호생성 및 양자분석 채널은 복잡한 신호가 필요한 경우에도 최소한의 파형 데이터 사용을 지원합니다. 가장 메모리 효율적인 방식으로 SHFQC+를 프로그래밍 하기 위해 사용자는 원하는 신호를 펄스 설명 형태로 제공합니다. 여러 SHFQC+에 의존하는 많은 큐비트 시스템의 경우에도 이 접근 방식을 사용하면 최소한의 기기 통신 시간 내에 복잡한 조정 및 교정 루틴을 완료할 수 있습니다. 예를 들어 루프 및 조건부 분기점을 지원하면 350 ns의 활성 재설정과 더 복잡한 양자 오류 수정 코드를 구현할 수 있습니다. 실시간 위상 및 주파수 업데이트를 통해 가상 Z 게이트를 구현할 수 있습니다. 채널당 최대 98 kSa 파형 메모리, 최대 32k 시퀀스 명령을 처리할 수 있는 기능, 2 GSa/s의 샘플링 속도를 갖춘 SHFQC+는 큐비트 제어 및 판독을 위한 맞춤형 다중 채널 AWG 신호를 제공합니다.
SHFQC+는 펄스 측정을 통하여 테스트 중인 장치의 전송 진폭과 위상을 파악합니다. 신호 대 잡음비(SNR)를 최대화하는 방법에는 펄스 성형과 매칭 필터링의 두 가지가 있습니다. 임의 판독 펄스 발생기를 사용한 펄스 성형은 응답이 느린 장치의 경우에도 링업 및 링다운 시간을 최소화합니다.
SHFQC+ 디지털 필터의 단계 응답은 각 필터에 대해 4kSa 길이(2us 길이) 가중치 함수를 프로그래밍하여 장치의 순간 응답과 일치시킬 수 있습니다. 단순하고 가중치가 없는 통합과 비교하였을때 적절하게 일치하는 필터를 적용하면 SNR이 크게 향상됩니다. 또한 실시간 분석 체인은 큐비트당 최대 4개의 상태를 식별할 수 있습니다.
확장 가능한 시스템 접근 방식
설계상 SHFQC+는 최대 6개의 고정 주파수 큐비트, 큐트릿 또는 5개의 큐쿼드로 구성된 프로세서를 지원합니다. 다른 큐비트 유형을 최적으로 지원하거나 확장 가능한 양자 시스템에 통합하기 위해 SHFQC+는 다른 기기와도 효율적으로 인터페이스할 수 있습니다. 예를 들어, 저지연 32비트 DIO VHDCI 인터페이스는 다중 큐비트 상태를 몇 개의 HDAWG로 피드포워드할 수 있고 이는 빠른 활성 큐비트 재설정 또는 실시간 플럭스 펄스 제어를 가능하게 합니다.
큐비트 수가 더 많은 시스템의 경우 여러 SHFQC+, SHFSG+, SHFQA+ 및 HDAWG를 결합하여 확장 가능한 QCCS(양자 컴퓨팅 제어 시스템) 를 구성할 수 있습니다. 이를 위해 취리히 인스트루먼트의 ZSync 인터페이스는 중앙 QHub Quantum System Hub 를 통해 SHFQC+ 및 기타 모든 기기를 서로 연결합니다. LabOne QCCS 소프트웨어는 기기 간 통신을 최적화하여 프로토콜 실행을 단순화합니다.
하나의 QHub를 통해 최대 18개의 기기를 동기화할 수 있으므로 SHFSG+ 및 SHFQA+를 사용하여 최대 128큐비트 또는 SHFQC+만 사용하는 초고속 피드백을 포함하여 최대 108큐비트에 대한 조정된 판독 및 제어가 가능합니다. QHub를 통해 동기화된 모든 기기는 LabOne QCCS 소프트웨어 또는 Python용 API로 프로그래밍할 수 있고 사용자는 새로운 또는 기존 셋업에 통합할 방법을 결정할 수 있습니다.
양자 시스템 제어 소프트웨어
당사 QCCS의 일부로 SHFQC+는 LabOne QCCS 소프트웨어 를 사용하여 신규 또는 기존 셋업에 완전히 통합될 수 있습니다. 독립형 장치로서 LabOne 및 Python API를 사용하여 효율적으로 제어할 수도 있습니다. 확장된 예제 라이브러리를 통해 기존 측정 프레임워크에 직관적으로 통합할 수 있습니다. LabOne Data Server가 제공하는 데이터 구조화 및 처리 기능 덕분에 소프트웨어 스택의 사용자 부분은 단순하고 유지 관리하기 쉽습니다.
일반
제어 채널 수 | 최대 6개의 신호 발생기 채널 |
판독 채널 수 | 1 양자 분석기 채널 (1 입력 및 1 출력 채널) |
치수 | 449 x 460 x 145 mm(19 인치 랙) 17.6 x 18.1 x 5.7인치 |
무게 | 15 kg(33 파운드) |
전원 공급 장치 | AC: 100-240 V, 50/60 Hz |
커넥터 | 트리거, 신호 및 외부 clock을 위한 전면 및 후면 패널의 SMA 32비트 DIO 2 ZSync LAN/이더넷, 1Gbit/s USB 3.0 유지보수 USB |
신호 발생기 신호 출력
RF 출력 수 | 6, 그 중 2, 4 또는 6개 활성화 가능 |
주파수 범위 | DC - 8.5 GHz |
신호 대역폭 | > 1GHz |
출력 범위(dBm) | -30 dBm ~ 10 dBm |
출력 임피던스 | 50 옴 |
신디사이저의 수 | 3(채널 1쌍이 신디사이저를 공유함) |
D/A 변환 | 14비트, 6 GSa/s(내부 3x 보간 후) |
출력 레벨 정확도 | ±(1 dBm 설정) |
파형 생성
AWG 코어 | 채널당 1개 |
파형 수직 해상도 | 14 비트 아날로그 + 2비트 마커 |
파형 메모리 | 채널당 98 kSa |
시퀀스 길이 | AWG 코어당 32 k 명령어 |
AWG 샘플링 속도 | 2 GSa/s |
최소 파형 길이 | 32 샘플 |
양자 분석기 신호 출력
RF 출력 수 | 1 |
주파수 범위 | 0.5 - 8.5 GHz |
신호 대역폭 | > 1 GHz |
출력 범위(dBm) | -30 dBm ~ 10 dBm |
출력 임피던스 | 50 옴 |
신디사이저의 수 | 1(입력 채널과 공유) |
D/A 변환 | 14 비트, 6 GSa/s(내부 3x 보간 후) |
출력 레벨 정확도 | ±(1 dBm 설정) |
판독 펄스 발생기
판독 펄스 발생기의 수 | 1 |
시퀀싱 기능 | 고급 시퀀싱(루프, 분기), 명령 테이블, 고급 트리거 제어, 시차 판독 |
파형 메모리 블록 1 | 8개 블록의 총 메모리 32 kSa 또는 16개 블록의 채널당 64 kSa 총 메모리( SHFQC-16W 옵션 포함) |
오실레이터 | 1(분광기 모드에서 액세스 가능) |
양자 분석기 신호 입력
RF 입력 수 | 1 |
주파수 범위 | 0.5 - 8.5 GHz |
신호 대역폭 | > 1 GHz |
출력 임피던스 | 50 옴 |
신디사이저의 수 | 1(출력 채널과 공유) |
입력 전압 노이즈 | < 2.2 nV/√Hz (<-160 dBm / Hz) @ -50 dBm |
입력 범위(dBm) | -50 dBm ~ 10 dBm(교정) |
A/D 변환 | 14 비트, 4 GSa/s |
큐빗 측정 단위
일치하는 필터 | 8개 블록 1 의 채널당 32 kSa 총 메모리 또는 16블록 1 에서 채널당 64 kSa 총 메모리( SHFQC-16W 옵션 포함) |
다중상태 판별 | 최대 4개의 판별자 |
피드백 지연 | 350 ns(마지막 샘플 입력에서 첫 번째 샘플 출력까지) |
데이터 로거 | 메모리: 2 20 샘플, 최대. 2 17 평균 |
모니터 스코프 | 메모리: 1 채널 모니터링 시 2 19 복합 샘플, 2 채널 모니터링 시 2 18 샘플, 3 ~ 4 채널 모니터링 시 2 17 샘플 평균: 최대 2 16 평균 |
마커 및 트리거
마커 출력 | 입력/출력 채널당 1개, 전면 패널의 SMA |
마커 출력 전압 | 0 V(낮음), 3.3 V(높음) |
마커 출력 임피던스 | 50 옴 |
마커 출력 상승 시간 | 300 ps(20% ~ 80%) |
트리거 입력 | 입력/출력 채널당 1개 전면 패널의 SMA |
트리거 입력 임피던스 | 50 옴/1 k옴 |
1 모든 메모리 블록은 자유롭게 구성 및 트리거할 수 있습니다. 하나의 블록은 4096개의 복소수 값 샘플에 해당합니다.
일반
-
+41 44 515 0410 (스위스)으로 전화하거나 연락처 및 원하는 시간대를 이메일로 보내주십시오. 귀하의 요구 사항을 논의하고 SHFQC+의 기능과 일치하는 항목이 있는지 확인하기 위해 온라인 데모 일정을 조절 할 수 있습니다.
-
모든 사용자는 구매 장소와 상관없이 취리히인스트루먼트로부터 지원을 받습니다. 가능한 경우 현지 판매 파트너도 현지 언어로 1단계 지원을 제공합니다. 추가 지원, 기기 교정 또는 서비스를 받으려면 지원 페이지 를 확인하십시오.
제품 기능
-
SHFQC+는 큐비트 및 최대 8.5 GHz에서 마이크로웨이브 신호로 제어할 수 있는 기타 시스템(예: 초전도 회로 또는 하이브리드 초전도/스핀 큐비트 시스템의 게이트 작동 및 다중 판독)에 가장 적합합니다.
SHFQC+는 카운터 기능이 포함되어 있지 않은 광자 계수를 기반으로 하는 판독 방식이나 0.5 GHz 미만의 작동이 필요한 판독 방식에는 적합하지 않습니다. -
아니요, SHFQC+는 1개의 양자 분석기(판독) 채널과 6개의 신호 발생기(제어) 채널로 제공됩니다. 선택한 구성에 따라 신호 발생기 채널의 2, 4 또는 6을 활성화할 수 있습니다. 필드에서 추가 채널을 활성화할 수 있습니다.
-
SHFQC+의 6개 신호 발생기(제어)와 1개의 양자 분석기(판독) 라인을 통해 최대 6개의 초전도 큐비트를 제어할 수 있습니다. 취리히인스트루먼트의 HDAWG 또는 SHFSG+와 같은 다른 기기와 함께 사용하면 더 많은 큐비트를 조작하고 읽을 수 있습니다.
신호 발생기 기능
-
SHFQC+의 신호 발생 채널은 이중 채널 파형 신호에 의한 내부 발진기의 동위상 및 직교 성분의 변조를 쉽게 지원합니다. 이 기능을 기반으로 AM, FM, PM 및 DSB를 수행할 수 있습니다. 다만 SHFQC+는 외부 소스에 의한 변조를 지원하지 않습니다.
-
상황에 따라 가능합니다. SHFQC+의 각 신호 발생기(제어) 채널은 HDAWG 및 HDIQ 기기로 구성된 시스템의 많은 기능을 다루는 특수 신호 발생기입니다. 따라서 단일 채널은 2개의 HDAWG 및 1개의 HDIQ 채널을 대체하는 동시에 마이크로웨이브 영역에서 추가 기능과 성능을 제공합니다. DC에 가까운 작동(예: 플럭스 펄스 사용)의 경우 HDAWG 채널이 더 높은 출력 전력, 사전 보정 기능 및 더 큰 파형 메모리로 인해 더 좋을 수 있습니다.
양자 분석기 기능
-
SHFQC+를 사용하면 8큐비트, 4큐트릿 또는 2큐쿼드를 병렬로 판독할 수 있습니다. 이것은 SHFQC-16W 옵션을 사용하여 최대 16큐비트, 8큐트릿 또는 5큐쿼드로 확장할 수 있습니다.
-
예, SHFQC+의 판독 채널은 기능이 추가된 UHFQA의 드롭인 교체입니다.
하드웨어
-
아니요. SHFQC+의 모든 RF 입력 및 출력은 저온 유지 장치의 해당 제어 및 판독 라인에 직접 연결되도록 설계되었습니다. 이는 제어 채널의 경우 작동 주파수가 0.5 GHz와 8.5 GHz 사이의 판독 채널에 대해 DC - 8.5 GHz의 대역폭 내에 있어야 함을 의미합니다. 이것은 큐비트 설정에 안정성과 단순성을 제공하도록 설계된 SHFQC+의 슈퍼헤테로다인 주파수 변환 방식 덕분에 가능합니다.
-
그렇지 않을 가능성이 큽니다. SHFQC+는 최대 10 dBm의 출력 전력을 공급할 수 있으며, 이는 초전도 트랜스몬 큐비트가 있는 매우 짧은(5 ns) 게이트를 허용하며 일반적으로 판독에 필요한 것보다 훨씬 높습니다. 판독 채널의 가장 낮은 입력 범위 설정에서 -50 dBm은 최소한의 추가 노이즈로 ADC의 전체 동적 범위에 매핑됩니다. 즉, 판독 신호는 HEMT 증폭기와 같은 콜드 상태에서 사전 증폭만 필요합니다. .
-
각 채널에는 전면 패널에 트리거 입력이 있습니다. 단일 시퀀스 프로그램은 여러 트리거 입력을 통합할 수 있으며 트리거 상태를 시퀀스 분기의 입력으로 사용할 수 있습니다.
-
SHFQC+에는 전면 패널에 있는 제어 채널당 1개의 마커(최대 6개, 6개의 신호생성 채널 구성의 경우)와 판독 채널용 2개의 트리거 출력이 있습니다. 마커/트리거 출력을 사용해도 출력의 14비트 분해능이 감소하지 않습니다.
-
강한 펌프 톤은 첫 번째 믹서 단계 이전의 전치 증폭기가 비선형이 되어 잠재적으로 감소된 신호 대 잡음비 또는 판독 스펙트럼에서 더 많은 스퍼로 이어질 수 있습니다. 이 효과를 극복하기 위한 두 가지 옵션이 있습니다.
- 전치 증폭기를 사용하지 마십시오. 이 경우 첫 번째 믹서 단계 이후의 필터가 펌프 톤 신호를 걸러낼 수 있습니다. 물론 신호 레벨이 SHFQC+를 감지할 수 있는 적절한 범위에 있는지 확인해야 합니다.
- SHFQC+와 저온 유지 장치 사이에 펌프 톤 제거 회로를 추가합니다.
소프트웨어
-
예: 이 제품은 USB 3.0 또는 1GbE를 통해 연결된 컴퓨터에서 작동됩니다. 컴퓨터는 파형 및 시퀀스 데이터를 SHFQC+에 업로드하고 평균 실험 결과를 다운로드합니다. SHFQC+가 시작되면 신호를 생성하고 자율적으로 데이터를 수집하며 더 이상 컴퓨터에 엄격하게 의존하지 않습니다.
-
사용자 정의 Python 코드에 의존하는 경우 LabOne API와 통합이 간단합니다. 또한 LabOne은 명령 로그 기능 덕분에 주어진 기기 설정에 적합한 API 명령을 찾는 데 도움이 됩니다. 또한 LabOne Q 소프트웨어는 독립 실행형 제어 소프트웨어로 작동하거나 대부분의 기존 프레임워크 및 제어 프레임워크에 통합될 수 있습니다.
-
LabOne Q 소프트웨어는 큐비트 특성화 및 튠업을 위한 필수 워크플로우를 포함한 광범위한 예제 라이브러리가 마련되어 있습니다. 이 예제 라이브러리는 여러 큐비트 기술을 위한 리소스를 제공하며 LabOne Q의 릴리스와 함께 업데이트 됩니다.
시스템 통합
-
SHFQC+는 시스템 전체의 클록 동기화와 데이터 분배를 모두 제공하는 취리히 인스트루먼트 ZSync 링크를 통해 QHub와 인터페이스하도록 설계되었습니다. 또한 32비트 DIO VHDCI 인터페이스를 사용하여 SHFQC+를 HDAWG 및 Qhub와 같은 QCCS의 다른 기기에 직접 연결하거나 직접 피드백을 위해 또는 타사 기기에 연결할 수 있습니다.
-
아니오: SHFQC+는 기존 컴퓨터로 제어할 수 있습니다. 그러나 QCCS의 다른 기기와 최적의 동기화를 위해 QHub를 사용하는 것이 좋습니다.
-
아니요. SHFQC+는 독립형 시스템으로 사용할 수 있으며 최대 8.5 GHz의 주파수 변환을 포함하여 다중 큐비트 시스템을 제어하고 판독하는 데 필요한 모든 것을 제공합니다. 내부 트리거 소스 또는 기존 TTL 신호 발생기를 통해 트리거할 수 있습니다.
-
네. QCCS 설정에서 SHFQC+는 단일 큐비트 제어 펄스 및 매개변수 2큐비트 게이트에 권장되는 반면 HDAWG는 플럭스 바이어스 2큐비트 게이트에 이상적입니다.
-
예: QHub를 통해 최대 56개의 SHFQC+를 동기화할 수 있으므로 최대 108큐비트의 조정된 제어가 가능합니다. QHub를 통해 동기화된 SHFQC+는 LabOne Q 소프트웨어, LabOne 또는 Python용 LabOne API로 프로그래밍할 수 있습니다. 이는 SHFQC+를 신규 또는 기존 설정에 통합하는 가장 좋은 방법에 대한 유연성을 제공합니다.