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Rétroaction quantique

Produits connexes : HDAWG, UHFQA, PQSC

Description de l'application

Lors de la rétroaction quantique, les résultats de la mesure single-shot des qubits sont utilisés comme éléments de décision pour une rétroaction immédiate sur les qubits dans leur temps de cohérence. Les temps de cohérence étant souvent courts, il est essentiel d'avoir une latence aussi faible que possible pour garantir une fidélité de l'opération élevée. En terme de répétabilité, l'opération de rétroaction doit être achevée avec un timing déterministe, quelque soit le nombre d'instrument inclus dans la boucle.

La rétroaction quantique est utilisée dans des applications telles que l'initialisation rapide des qubits, la stabilisation de l'état quantique et la correction des erreurs quantiques. Les cas d'utilisation diffèrent par la complexité du traitement du signal requis entre la mesure et la rétroaction. L'étape de traitement du signal va de la simple transmission de bits d'information numérique aux méthodes de décodage par syndrome. Les produits de Zurich Instruments couvrent toute la gamme de configurations dans les expériences de qubits supraconducteur et de spin pour atteindre le meilleur compromis entre vitesse de rétroaction d'une part et cout de traitement de l'information d'autre part.

Stratégies de mesure

Quantum feedback measurements with the Zurich Instruments HDAWG, UHFQA and PQSC

Basé sur un événement : latence de 50 ns

Dans la configuration la plus rapide possible, un front montant TTL est envoyé à l'une des entrées de déclenchement du HDAWG pour générer un signal analogique (first-sample-out) sur une paire de sorties 50 ns plus tard (voir le panneau a de la figure). Cette configuration convient lorsque le signal de lecture d'un qubit est délibérément réinjecté sur un qubit spécifique, comme c'est le cas dans la réinitialisation active du qubit. Le signal TTL peut être fourni par un équipement tiers pour la lecture de qubits.

Point à point : latence de 380 ns

Dans cette configuration, un UHFQA est connecté par un câble VHDCI (liaison DIO) à un HDAWG (voir le panneau b de la figure). La liaison DIO transfère jusqu'à 10 mesures de qubits sous forme de bits numériques ; ces 10 bits d'information peuvent être utilisés pour contrôler 8 signaux de sortie HDAWG. La latence de 380 ns est mesurée entre le moment où le dernier échantillon d'une impulsion de lecture atteint l'entrée de l'UHFQA jusqu'au moment où le premier échantillon d'une impulsion de contrôle est généré sur la sortie du HDAWG. Étant donné que la liaison DIO est une connexion point à point, cette configuration s'applique à tous les sous-ensemble de rétroaction possibles.

Rétroaction à partir du PQSC : latence de 700 ns

Comme le montre la figure (panneau c), plusieurs HDAWG sont connectés à un PQSC par des câbles ZSync et plusieurs UHFQA sont connectés aux HDAWG par des câbles VHDCI (liaisons DIO). Chaque liaison DIO/ZSync transfère jusqu'à 10 qubits de signaux de lecture d'un UHFQA vers le PQSC. La connexion ZSync transfère également des séquences binaires du PQSC au HDAWG, qui peuvent être utilisées comme critère de décision pour la sélection de la forme d'onde. Grâce à ses capacités de rétroaction, le PQSC est en mesure de traiter les données de lecture de qubits à l'aide d'une table de correspondance. Sur le chemin le plus rapide possible, la latence entre le dernier échantillon entrant sur un UHFQA et le premier échantillon sortant sur un HDAWG est inférieure à 700 ns. Cette configuration est extensible à de nombreux qubits de deux manières : premièrement, la topologie en étoile prend en charge jusqu'à 18 connexions ZSync. Deuxièmement, le traitement centralisé des données sur le PQSC permet la mise en œuvre de méthodes de décodage pour la correction d'erreurs quantiques.

Pourquoi choisir Zurich Instruments

  • Faible latence, mise à l'échelle, traitement des données en temps réel : toutes les exigences critiques pour la rétroaction quantique sont satisfaites en même temps.
  • Profitez de la flexibilité pour choisir la configuration optimale pour votre expérience parmi les scénarios évoqués ci-dessus.
  • Implémentez les dernières méthodes expérimentales sans besoin d'avoir des connaissances approfondies en programmation FPGA.

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Publications

Andersen, C.K. et al.

Entanglement stabilization using ancilla-based parity detection and real-time feedback in superconducting circuits

npj Quantum Inf. 5, 69 (2019)

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