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Misure di feedback quantistico

Prodotti correlati: HDAWG, UHFQA, PQSC

Descrizione dell'applicazione

Nelle misure di feedback quantistico, i risultati delle misure di qubit 'single-shot' sono usati come input di decisione per un'azione di feedback immediato sui qubit entro il loro tempo di coerenza. Poiché i tempi di coerenza sono spesso brevi, avere accesso alla latenza più bassa possibile è fondamentale per mantenere la fidelity dell'operazione complessiva il più alta possibile. Per garantire la ripetibilità, l'intero ciclo di feedback deve essere completato con tempi deterministici anche quando passa attraverso più strumenti.

Il feedback quantistico è usato in applicazioni quali l'inizializzazione rapida dei qubit, la stabilizzazione di uno stato quantistico e la correzione degli errori quantistici. I casi d'uso differiscono per la complessità dell'elaborazione del segnale richiesta tra la misura e il feedback; la fase di elaborazione del segnale varia dal semplice inoltro di bit digitali alla decodifica della sindrome d'errore. I prodotti di Zurich Instruments coprono l'intera gamma di configurazioni richieste negli esperimenti con qubit superconduttori e qubit di spin, per garantire il miglior compromesso tra velocità di feedback e gestione della complessità.

Strategie di misura

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

"Event-based": latenza di 50 ns

Nella configurazione più veloce possibile, un fronte di salita TTL viene inviato a uno degli ingressi di trigger dell'HDAWG per generare un segnale analogico ('first-sample-out') su una coppia di uscite 50 ns dopo (vedi pannello a nella figura). Questa configurazione è adatta quando il segnale di lettura di 1 qubit viene deliberatamente riportato su 1 qubit specifico, come avviene nel reset attivo dei qubit. Il segnale TTL può essere fornito da apparecchiature di terzi per la lettura del qubit.

"Point-to-point": latenza di 380 ns

In questa configurazione, un UHFQA è collegato tramite un cavo VHDCI (DIO link) ad un HDAWG (vedi pannello b nella figura). Il DIO link trasferisce fino a 10 segnali di lettura di qubit come bit digitali; questi 10 bit possono essere usati per controllare 8 segnali di uscita HDAWG. La latenza di 380 ns è misurata dal momento in cui l'ultimo campione di un impulso di lettura entra nell'ingresso del segnale dell'UHFQA al momento in cui il primo campione di un impulso di controllo è generato sull'uscita Wave dell'HDAWG. Dato che il collegamento DIO è una connessione punto a punto, questa configurazione si applica a un sottoinsieme di tutte le possibili opzioni di feedback.

"PQSC-enabled": latenza di 700 ns

Come mostrato nella figura (pannello c), più HDAWG sono collegati tramite cavi ZSync a un PQSC e più UHFQA sono collegati agli HDAWG tramite cavi VHDCI (DIO link). Ogni collegamento DIO link/ZSync trasferisce fino a 10 segnali di lettura qubit da un UHFQA al PQSC. Il collegamento ZSync trasferisce anche parole di bit dal PQSC all'HDAWG, che può essere usato come ingresso di decisione per la selezione della forma d'onda. Con la sua funzione di feedback, il PQSC è in grado di elaborare i dati di lettura dei qubit con una tabella di 'look-up'. Sul percorso più veloce possibile, la latenza tra l'ultimo campione in entrata su qualsiasi UHFQA e il primo campione in uscita su qualsiasi HDAWG è inferiore a 700 ns. Questa configurazione si adatta a grandi numeri di qubit in due modi: primo, la topologia a stella supporta fino a 18 connessioni ZSync. Secondo, le risorse centrali per l'elaborazione dei dati sul PQSC permettono l'implementazione della decodifica della sindrome per la correzione quantistica degli errori.

Perché scegliere Zurich Instruments

  • Bassa latenza, scalabilità, potente elaborazione dei dati in tempo reale: tutti i requisiti critici per le vostre misure di feedback quantistico sono soddisfatti.
  • Approfittate della flessibilità per scegliere la configurazione ottimale per il vostro esperimento tra gli scenari discussi sopra.
  • Potete utilizzare metodi sperimentali all'avanguardia senza la necessità di acquisire una conoscenza approfondita della programmazione 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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