HDAWG
Generatore di forme d'onda arbitrarie 750 MHz
Caratteristiche principali
- 2.4 GSa/s, 16 bit, larghezza di banda del segnale 750 MHz
- 5 Vpp di ampiezza massima
- Scalabile fino a 144 canali di uscita
- Elevata densità di canali disponibile
- Meno di 50 ns di ritardo da trigger a uscita
- Modulazione digitale a frequenze multiple
- Sequenziatore AWG e compilatore di LabOne®
- Controllato tramite LabOne®, LabOne Q, or APIs
Variants
Prezzo
EUR 20,760
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Il generatore di forme d'onda arbitrarie multicanale HDAWG di Zurich Instruments ha una delle più alte densità di canali disponibile nella sua classe ed è progettato per la generazione avanzata di segnali fino a 750 MHz di larghezza di banda. L'HDAWG è dotato di 4 o 8 canali di uscita analogica 'single-ended' con risoluzione verticale a 16 bit. La commutazione dell'uscita è supportata tra una modalità diretta con larghezza di banda massimizzata e prestazioni di rumore superiori e una modalità amplificata che aumenta l'ampiezza del segnale fino a un massimo di 5 Vpp. La sincronizzazione temporale di fino a 18 HDAWG è supportata attraverso il PQSC.
LabOne fornisce un concetto di programmazione all'avanguardia che combina le prestazioni e la flessibilità di un generatore di forme d'onda arbitrarie con l'accessibilità di un generatore di funzioni. L'interfaccia utente di LabOne, il LabOne Q software framework, e una scelta di API per Python, C, MATLAB®, LabVIEW™ e .NET consentono l'automazione delle misure e la rapida integrazione in un ambiente di controllo esistente.
Applicazioni per computazione quantistica:
- Manipolazione coerente di qubit con operazioni di gate a singolo e multiqubit
- Generazione di impulsi di tensione del flusso e del gate con precompensazione
- Feedback in tempo reale, a bassa latenza e globale per la correzione degli errori
Tipi di qubit supportati:
- Qubit superconduttori (transoms, fluxonium, etc.)
- Spin qubit
- Color centers (NV, SiV, e altro)
Altre applicazioni chiave:
- Spectroscopia NMR e EPR
- Radar e Lidar
- Test di semiconduttori
Programmazione AWG di alto livello
L'HDAWG offre due interfacce di programmazione delle sequenze, adatte a due casi d'uso principali: LabOne Q per le configurazioni multistrumentali nell'ambito della computazione quantistica e il sequenziatore AWG di LabOne per le configurazioni a singolo strumento per applicazioni di ingegneria quantistica.
Il sequenziatore AWG di LabOne combina la generazione di forme d'onda, il sequenziamento e le istruzioni di controllo in tempo reale in un unico linguaggio di programmazione. Questo approccio semplifica la generazione del segnale anche quando sono necessari flussi di controllo e temporizzazione complessi. Il sequenziatore LabOne AWG è integrato nell'interfaccia grafica LabOne ed è accessibile anche tramite API in Python, MATLAB®, LabVIEW e .NET.
LabOne Q fornisce un quadro di misura completo per l'informatica quantistica che include la sequenza di impulsi in Python. Automatizza la sincronizzazione, la programmazione di più strumenti di diverso tipo e l'ottimizzazione delle impostazioni degli strumenti. LabOne Q fornisce quindi un approccio scalabile al controllo degli esperimenti.
Oscillatori, modulazione e controllo di fase
L'HDAWG è dotato di oscillatori digitali per generare la portante sinusoidale di un segnale indipendentemente dal segnale d'inviluppo AWG programmato. Ciò significa che si possono generare segnali lunghi con un caricamento molto veloce della forma d'onda e una precisa coerenza di fase attraverso molti impulsi. Le frequenze della portante e le fasi che altrimenti verrebbero scritte su una forma d'onda statica possono essere regolate liberamente.
L'opzione HDAWG-MF aumenta il numero di oscillatori e consente la modulazione I/Q digitale completa per la modulazione di frequenza e di fase, il multiplexing in frequenza o il 'phase cycling'.
Sincronizzazione multidispositivo (MDS)
Ogni coppia di canali dell'HDAWG ha il proprio sequenziatore AWG per creare forme d'onda programmabili in fase e tempistiche, in modo che un singolo strumento HDAWG-8 possa generare fino a 4 coppie di segnali IQ o 8 segnali a valore reale.
Il PQSC consente di combinare fino a 18 HDAWG in un'unica configurazione, corrispondente a un sistema con fino a 144 canali AWG completamente sincronizzati. Quando si utilizza un PQSC, l'HDAWG può anche essere abbinato a qualsiasi combinazione di SHFSG, SHFQC e SHFQA di Zurich Instruments, tutti controllabili tramite LabOne Q. Un sistema di questo tipo potrebbe essere utilizzato per esperimenti con qubit di spin, qubit di fluxonio o transmoni sintonizzabili con il flusso accoppiati a risonatori di lettura superconduttori.
Innesco a bassa latenza e ramificazione della sequenza
Grazie al design a bassa latenza, l'HDAWG è in grado di generare il primo campione sull'uscita del segnale a meno di 50 ns dal rilevamento di un trigger esterno su uno degli ingressi del pannello frontale. Questo è essenziale per gli esperimenti di feedback nella computazione quantistica, dove le proprietà del dispositivo hanno vita breve e ogni nanosecondo risparmiato migliora enormemente il risultato sperimentale.
Per generare segnali di elevata complessità e controllo in tempo reale, l'HDAWG è in grado di memorizzare fino a 1024 forme d'onda preimpostate in una memoria programmabile. L'HDAWG può quindi decidere quali forme d'onda riprodurre in base alle informazioni ricevute via ZSync da un PQSC, ai risultati dell'opzione HDAWG-CNT Pulse Counter o al modello di bit applicato al suo ingresso digitale a 32 bit. Le informazioni ricevute in questo modo possono rappresentare un modello di modulazione digitale, una forma d'onda di test specifica del dispositivo o un risultato di lettura di uno stato multi-qubit.
Arbitrary waveform generator
| Channels | 4 (HDAWG4 model) 8 (HDAWG8 model) |
| Vertical resolution | 16 bits |
| Waveform memory per channel | 64 MSa; 500 MSa (with HDAWG-ME option) |
| Sequence length | 8,192 |
| Waveform granularity | 16 samples |
| Minimum waveform length | 32 samples |
| Sequencer clock frequency | Sampling rate divided by 8 |
| Sequencer instructions (playback) | Play waveform (single or multi-channel), play waveform from the library (readout results received over ZSync from a PQSC or from the results of the HDAWG-CNT Pulse Counter option) |
| Sequencer instructions (other) | Wait constant, wait for trigger, set/get trigger state, set/get DIO state, integer variable operations (add, subtract, logical operations), change oscillator frequency/phase (real-time), change other instrument setting (non real-time) |
| Sequencer control structures | Repeat (1 to 223-1 or infinite), conditional branch (multi-branch) |
Wave Signal Output
| Connector type | SMA (front panel, single-ended) |
| Output impedance | 50 Ω |
| Output coupling | DC |
| Output modes | Amplified, direct |
| Output range | ±0.1 V to ±2.5 V (amplified, into 50 Ω) ±0.4 V (direct) |
| Output level accuracy | ±(1% of setting + 5 mVpp) (amplified, into 50 Ω) |
| Output level resolution | < 0.1 mV |
| Offset voltage | 0.5 × peak voltage, max. ±1.25 V (amplified, into 50 Ω) 0 V (direct) |
| Offset voltage accuracy | ±(1% of setting + 5 mV) |
| Phase noise | < -135 dBc/Hz (amplified, 1 Vpp, 100 MHz, offset 10 kHz) < -148 dBc/Hz (amplified, 1 Vpp, 100 MHz, offset 1 MHz) < -135 dBc/Hz (direct, 0.5 Vpp, 100 MHz, offset 10 kHz) < -148 dBc/Hz (direct, 0.5 Vpp, 100 MHz, offset 1 MHz) |
| Wave output period jitter | 3 ps RMS (square wave, 150 MHz) |
| Voltage noise above 200 kHz |
35 nV/√Hz (amplified, ±2.5 V range, into high impedance) 12 nV/√Hz (direct, into high impedance) |
| RMS voltage noise (integrated from 100 Hz to 600 MHz) |
320 µVrms (amplified, ±2.5 V range, into 50 Ω) 100 µVrms (direct, into 50 Ω) |
Time- and frequency-domain characteristics
| Wave output bandwidth (-3dB, after correcting for sin(x)/x roll-off) | 0 - 300 MHz (amplified, ±2.5 V range) 0 - 750 MHz (direct) |
| Sampling rate | 100 MSa/s to 2.4 GSa/s |
| Sampling rate divider | 20 to 213 |
| Internal sampling clock resolution | 7 digits |
| Rise time (20% to 80%) | 450 ps (0.2 V step, amplified, ±0.4 V range) 800 ps (1 V step, amplified, ±2.5 V range) 1100 ps (5 V step, amplified, ±2.5 V range) 300 ps (0.8 V step, direct) 550 ps (1 V step, amplified, ±1.5V range) |
| Overshoot | < 1% |
| Trigger delay to output | < 50 ns (within one channel pair 1&2, 2&4, 5&6, 7&8 using playWaveDigTrigger sequencer instruction) < 180 ns (using waitDigTrigger sequencer instruction) |
| Skew between channels | < 200 ps |
| Skew control range | 10 ns |
| Skew control resolution | <0.42 ns (see also this blog post) |
Marker and other outputs
| Marker outputs | 1 per channel, SMA (front panel), 2 marker bits per waveform |
| Marker output impedance | 50 Ω |
| Marker output rise/fall time | 300 ps (20/80%) |
| Marker output period jitter | 60 ps p-p (square wave, 100 MHz) |
| Marker output skew control | -23...30 ns (range, at max. sampling rate) ~10 ps (resolution, at max. sampling rate, depends on absolute setting) |
| Sampling clock output | SMA on back panel |
| Sampling clock output amplitude | 0.8 Vpp (2.4 GHz into 50 Ω) 2.0 Vpp (1.0 GHz into 50 Ω) |
| Reference clock output | SMA on back panel |
| Reference clock output impedance | 50 Ω, AC coupled |
| Reference clock output amplitude | 1 Vpp (100 MHz into 50 Ω) |
| Reference clock output frequency | 100 MHz (internal reference mode) 10 / 100 MHz (external reference mode) |
| Reference clock output jitter | 260 fs RMS, derived from integrated phase noise measurement (12 kHz to 200 MHz offset frequency) |
Inputs
| Trigger inputs | 1 per channel, SMA (front panel) |
| Trigger input impedance | 50 Ω / 1 kΩ |
| Trigger input voltage range | ±5 V (50 Ω) ±10 V (1 kΩ) |
| Trigger input threshold range | ±5 V (50 Ω) ±10 V (1 kΩ) |
| Trigger input threshold resolution | < 0.4 mV |
| Trigger input threshold hysteresis | > 60 mV |
| Trigger input min. pulse width | 5 ns |
| Trigger input max. operating frequency | 300 MHz |
| Sampling clock input | SMA (back panel) |
| Reference clock input | SMA (back panel) |
| Reference clock input impedance | 50 Ω, AC coupled |
| Reference clock input frequency | 10 / 100 MHz |
| Reference clock input amplitude | -4 dBm to +13 dBm |
Oscillators and clocks
| Internal clock type | TXCO |
| Internal clock aging | ±0.8 ppm/year |
| Internal clock short-term stability | 0.0001 ppm (1 s) |
| Internal clock initial accuracy | ±1 ppm |
| Internal clock temperature stability | ±0..3 ppm (–20°C to +70°C) |
| Internal clock phase noise | -105 dBc/Hz (offset 100 Hz) -125 dBc/Hz (offset 1 kHz) |
Maximum ratings
| Damage threshold Wave | -1.2 V / +1.2 V (direct) -6 V / +6 V (amplified) |
| Damage threshold Mark | -0.7 / +4 V |
| Damage threshold Trig | -11 V / +11 V (1 kΩ input impedance) -6 V / +6 V (50 Ω input impedance) |
| Damage threshold Reference Clk In | -4 V / +4 V (DC) +13.5 dBm (AC, with DC offset 0 V) |
| Damage threshold Reference Clk Out | -4 V / +4 V (DC) |
| Damage threshold Sample Clk In | -4 V / +4 V (DC) +13.5 dBm (AC, with DC offset 0 V) |
| Damage threshold Sample Clk Out | -4 V / +4 V (DC) |
| Damage threshold MDS In/Out | -0.7 / +4 V |
| Damage threshold DIO In/Out | -0.7 / +4 V (default configuration 3.3 V CMOS/TTL) |
Connectivity and others
| Digital IO (DIO) | VHDCI 68 pin female connector, 32-bit, configurable as input or output, 3.3 V TTL |
| Host connection | LAN/Ethernet, 1 Gbit/s USB 3.0, 5 Gbit/s |
| PC memory requirements | 4 GB+ |
| PC CPU requirements | Compatibility with SSE2 instruction set required. Examples: AMD K8 (Athlon 64, Sempron 64, Turion 64, etc.), AMD Phenom, Intel Pentium 4, Xeon, Celeron, Celeron D, Pentium M, Celeron M, Core, Core 2, Core i5, Core i7, Core i3, Atom |
| PC operating system | See LabOne Compatibility |
General
| Dimensions | 43.0 × 23.2 × 10.2 cm 16.9 × 9.2 × 4.0 inch, suited for 19 inch rack |
| Weight | 4.6 kg; 10.2 lbs |
| Power supply AC line | 100−240 V (±10%), 50/60 Hz |
| Operating temperature | +5 °C to +40 °C |
| Operating environment | IEC61010, indoor location, installation category II, pollution degree 2 |
| Operating altitude | Up to 2000 m |
Domande e risposte - HDAWG
Sì, sono disponibili una configurazione a 4 canali e una a 8 canali (HDAWG4 e HDAWG8). L'HDAWG4 non può essere aggiornato all'HDAWG8, e le opzioni di aggiornamento per i due modelli non sono compatibili, cioè non è possibile installare l'opzione HDAWG4-PC sull'HDAWG8 e viceversa.
Sì, questo strumento viene azionato da un computer collegato via USB 3.0 o 1GbE. Il computer carica i dati della forma d'onda e della sequenza all'AWG. Una volta avviato, l'AWG genera il suo segnale autonomamente e non dipende più strettamente dal computer.
Il software LabOne è disponibile gratuitamente nel nostro download center, con aggiornamenti che appaiono regolarmente. LabOne fornisce anche una funzione per aggiornare il firmware dello strumento.
Chiamateci al +41 44 515 0410 o inviateci una breve nota con i vostri contatti e la vostra fascia oraria preferita. Saremo lieti di programmare una dimostrazione online per discutere le vostre esigenze e verificare se c'è una corrispondenza con le capacità dello strumento HDAWG.
L'HDAWG ha 2 marcatori per canale (8/16 in totale). Uno dei 2 marcatori per canale è sul pannello anteriore (SMA) e l'altro è sul pannello posteriore (32-bit DIO). L'uso di uno qualsiasi dei marcatori non riduce la risoluzione a 16 bit dell'uscita.
Yes, the DIO port can be configured as either input or output in groups of eight bits. They can be controlled via the "setDIO" instruction. As a consequence, the timing resolution of toggling these bits is 150 MHz (6.66 ns), with a minimum of 13.3 ns of time in-between changes. At the moment, the DIO port can be controlled only when the HDAWG is programmed directly in SeqC. The DIO port is functional only when the HDAWG is configured to run at the maximum sample rate of 2.4 GSa/s.
L'HDAWG offre possibilità di trigger che vanno oltre la semplice modalità triggerata di altri AWG, e in aggiunta fornisce funzionalità di conteggio degli impulsi relative all'opzione HDAWG-CNT. L'HDAWG offre una modalità in cui coppie di canali (1&2, 3&4, 5&6, 7&8) possono essere programmati e funzionare come unità AWG completamente indipendenti. In particolare, possono essere attivati separatamente. Inoltre, un singolo programma di sequenza può ascoltare diversi ingressi di trigger, ad esempio come ingresso di trigger di linea e di frame, e può utilizzare lo stato di un trigger come ingresso per la ramificazione della sequenza.
Sì, utilizzando il PQSC è possibile sincronizzare fino a 18 HDAWG. In alternativa, qualsiasi combinazione di HDAWG, SHFSG, SHFQA e SHFQC può essere sincronizzata con un PQSC, fino a un totale di 18 strumenti.
Tutti gli utenti ricevono supporto da Zurich Instruments indipendentemente dal luogo in cui è avvenuto l'acquisto. I partner di vendita locali, dove disponibili, forniscono anche un supporto di primo livello nella lingua locale. Per il supporto esteso, la calibrazione dello strumento o l'assistenza, si prega di controllare questa pagina.
Il sequenziatore AWG di LabOne usa un linguaggio di alto livello derivato dal C - a volte chiamato seqC - che è naturale da leggere e scrivere. Così manterrete una comprensione molto migliore di ciò che sta accadendo rispetto all'approccio tradizionale di accumulare la sequenza come una tabella di istruzioni macchina. Il linguaggio sequencer LabOne è dotato di uno strumento integrato per la generazione di forme d'onda. In alternativa, l'HDAWG può essere controllato tramite una delle nostre API per Python, C, MATLAB® e altro ancora, per integrarlo facilmente in una configurazione esistente. Infine, il nostro framework software LabOne Q offre un'esperienza di programmazione di alto livello che automatizza attività come l'ottimizzazione delle impostazioni dello strumento, la generazione e il caricamento di forme d'onda e la sincronizzazione degli impulsi tra più strumenti.
I caricamenti di forme d'onda che richiedono tempo sono significativamente più veloci, e l'intera definizione e variazione della sequenza è molto più semplice quando si usano segnali con una portante sinusoidale. Questo perché la modulazione di ampiezza rende la portante indipendente dalla forma d'onda programmata. I parametri della portante (frequenza, fase, ampiezza, offset) sono quindi regolabili con pochi clic del mouse.
Questi registri aumentano la flessibilità nella generazione di pattern. I registri utente facilitano i ritardi variabili, servono come indice per selezionare una certa forma d'onda, o alterano i valori di uscita sull'interfaccia DIO. Potete cambiarli manualmente dall'interfaccia utente o eseguire uno sweep automatico.
Sì. Per includere un ramo di sequenza, usate una dichiarazione "if" nel programma di sequenza di LabOne.
Le forme d'onda comuni (Blackman, Gauss, chirp, sine, square, sinc, DRAG, e altro) sono disponibili come comandi sequencer. Puoi anche aggiungere, moltiplicare, tagliare, concatenare e scalare forme d'onda, e usare iterazioni di loop per generare serie sistematiche di forme d'onda. Potete anche importare i vostri dati di forme d'onda, per esempio generandole usando NumPy o array generate tramite API oppure trascinando un file CSV nell'interfaccia utente.
Ogni strumento è dotato di un cavo di alimentazione specifico per il paese, un cavo USB 3.0, un cavo 1GbE e una copia stampata della guida rapida.
L'HDAWG supporta l'AM. L'opzione HDAWG-MF permette una modulazione in quadratura basata su due canali in quadratura sommati internamente. Con questa tecnica, è possibile implementare schemi di modulazione arbitrari che includono FM, PM e DSB.
Se vi affidate al software personalizzato Python, C, MATLAB®, LabVIEW™ o .NET, l'integrazione è semplice con le API di LabOne. Inoltre, LabOne vi aiuta a trovare il giusto comando API per una data impostazione dello strumento grazie alla sua funzione di registro dei comandi.
L'HDAWG fornisce funzionalità standard di ingresso e uscita di trigger per sincronizzare la generazione del segnale di due o più strumenti.
No, l'HDAWG non ha ingressi di segnali analogici ed è un puro strumento di generazione di segnali - con l'eccezione della funzionalità di conteggio degli impulsi che viene fornita con l'opzione HDAWG-CNT.
I dati delle forme d'onda in formato CSV (comma-separated value) possono essere caricati sullo strumento HDAWG con un'azione di drag-and-drop in LabOne.
