Der UHFQA-Quantenanalysator von Zurich Instruments ist ein einzigartiges Instrument zum parallelen Auslesen von bis zu 10 supraleitenden oder Spin-Qubits mit höchster Geschwindigkeit und Genauigkeit. Der UHFQA arbeitet in einem Frequenzbereich von bis zu ±600 MHz mit einer Zeitauflösung im Nanosekundenbereich und verfügt über 2 Signaleingänge und -ausgänge für den IQ-Basisbandbetrieb. Dank seiner Signalverarbeitungskette mit niedriger Latenz aus angepassten Filtern, Echtzeit-Matrixoperationen und Zustandsdiskriminierung unterstützt der UHFQA die Entwicklung ehrgeiziger Quantencomputerprojekte für 100 Qubits und mehr.
600 MHz Quantenanalysator
Hauptmerkmale
- 1.8 GSa/s, ±600 MHz Messbereich durch Einseitenbandmodulation
- 12-bit Zweikanal-Eingang, 14-bit Zweikanal-AWG
- Paralleles Auslesen von bis zu 10 Qubits
- Konfigurierbare angepasste Filter, Signalkonditionierung, Übersprechunterdrückung, Schwellwertoperationen
- LabOne® Steuerungssoftware und APIs für Python, C, MATLAB®, LabVIEW™ und .NET
Preis
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- Quantum Computing
- Supraleitende Qubits
- Halbleiter-Spin-Qubits
- Frequenzmultiplexierte Auslesung
- Einzelpunkt-Qubit-Auslesung
- Aktive Qubit-Initialisierung
- Qubit-Spektroskopie
- Rabi-Oszillationen
Schnelles Auslesen mit hoher Signalgüte
Der UHFQA führt gepulste Messungen durch, um die Übertragungsamplitude und -phase des Prüflings zu bestimmen. Es gibt zwei Methoden zur Maximierung des Signal-Rauschabstands (SNR): Pulsmodelierung und angepasste Filterung. Die Pulsmodelierung mit einem Arbiträrsignalgenerator minimiert die An- und Abschaltzeit auch bei Prüflingen mit langsamer Reaktionszeit. Die Sprungantwort der digitalen Filter des UHFQA kann an das Einschwingverhalten des Prüflings angepasst werden, indem für jedes Filter eine 4 kSa lange Wichtungsfunktion programmiert wird. Im Vergleich zu einer einfachen ungewichteten Integration verbessert die Anwendung eines richtig angepassten Filters das SNR erheblich.
Skalieren von quantenphysikalischen Messaufbauten
Die Messung von 10 Qubits auf einer einzigen Mikrowellenleitung bedeutet eine Optimierung der kryogenen Verstärkungskette. Ein konfigurierbarer 10×10-Matrix-Signalprozessor ermöglicht eine systematische Unterdrückung des Übersprechens und damit eine Lockerung der Toleranzen bei der Qubitherstellung. In Kombination mit der HDAWG bilden mehrere UHFQAs eine vollständiges synchronisiertes Instrumentenpaket für die Qubit-Kontrolle und das Auslesen im Quantencomputing-Stack. Die 32-bit DIO-Schnittstelle mit niedriger Latenz ermöglicht insbesondere die Vorwärtskopplung des Multi-Qubit-Zustands zur Quantenfehlerkorrektur.
Quantenfähige Software
Der UHFQA wird von LabOne und seinen APIs für Python, C, MATLAB®, LabVIEW™ und .NET gesteuert. Eine erweiterte Beispielbibliothek in Python erleichtert die einfache Integration in etablierte Messumgebungen. Dank der vom LabOne Data Server bereitgestellten Datenstrukturierungs- und Verarbeitungsfunktionalität bleibt der Benutzerteil des Software-Stacks einfach und leicht zu warten.
Qubit measurement unit
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 signal inputs
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 |
Arbitrary waveform generator
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 Fragen & Antworten
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Der UHFQA ist für Ausleseverfahren konzipiert, die auf der gepulsten, zeitintegrierten Messung eines Hochfrequenzsignals auf Zeitskalen von einigen zehn Nanosekunden bis zu einigen Millisekunden basieren. Dies umfasst insbesondere das dispersive Auslesen von supraleitenden QED-Qubits in einer Circuit-QED-Architektur sowie einige HF-Reflektometrie-Methoden, die zum Auslesen von Halbleiter-Spin-Qbits verwendet werden.
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Der UHFQA verfügt nicht über die Zählerfunktionalität, die normalerweise für Trapped-Ion-Qubit-Messungen erforderlich ist. Für diese Experimente empfehlen wir den HDAWG Arbitrary Waveform Generator, der die Mehrkanal-AWG-Funktionalität mit einem Impulszähler kombiniert. Der UHFQA ist auch nicht für Messschemata ausgelegt, die auf Gleichspannungs- oder Strommessungen basieren, oder für Methoden, die sich auf die Erkennung von Elektronentunnelungsereignissen stützen.
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Nein, die für UHFLI und UHFAWG verfügbaren Upgrade-Optionen sind für UHFQA nicht verfügbar. Der AWG des UHFQA ist jedoch identisch mit dem Arbiträrsignalgenerator des UHF-AWG.
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Der UHFQA wird über die 32-bit DIO VHDCI-Schnittstelle mit dem PQSC Programmierbarer Quanten-System-Controller verbunden. Dies ermöglicht die Übertragung von Qubit-Ausleseergebnissen an den PQSC. Der UHFQA kann auch an den HDAWG Arbiträrsignalgenerator mit der 32-bit VHDCI-Schnittstelle angeschlossen werden. Dies kann für grundlegende Feed-Forward-Protokolle nützlich sein. Aufgrund der unterschiedlichen Spannungspegel (5 V des UHFQA und 3,3 V der HDAWG) ist in diesem Fall ein Spannungsteiler erforderlich. Bitte kontaktieren Sie Zurich Instruments für weitere Informationen.
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Nein. Der UHFQA kann mit einem Standard-Computer gesteuert und seine Messdaten erfasst werden. Die Messdaten für die Echtzeitverarbeitung können als paralleles TTL-Signal an eine kundenspezifische digitale Elektronik auf die gleiche Weise übertragen werden, wie sie an den PQSC gesendet werden können.
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Nein. Der UHFQA kann durch jeden herkömmlichen Arbiträrsignalgenerator oder durch eine interne Triggerquelle getriggert werden.
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Der UHFQA wird mit der LabOne Software und ihren APIs für Python, LabVIEW, MATLAB, C und .NET geliefert. Ein Python-Treiber für das Open-Source QuCoDeS-Framework ist verfügbar. Bitte beachten Sie jedoch, dass dieser Treiber nicht von Zurich Instruments gewartet wird. Die in der Software enthaltenen Beispiele für Python-APIs beziehen sich vor allem auf das Auslesen von Qubits und ermöglichen eine schnelle Integration in andere Mess-Umgebungen.
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Der Zweck ist die Kompensation von Signalübersprechen und IQ-Mischer-Phasenungleichgewicht.
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Der Zweck ist, das Signal nach der Integration für jedes Qubit so zu transformieren, dass das Signal nur in einer Signalquadratur vorliegt.
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Der Zweck ist, die Auswirkungen unerwünschter Kopplung zwischen Schaltungselementen auf dem Quantencomputerchip zu eliminieren, z.B. Kopplung von einem Qubit zum Ausleseresonator eines anderen Qubits.