UHFQA 量子分析仪是市场上仅有的一款可并行、高速和高保真度读取多至 10 个超导或自旋量子比特的仪器。 UHFQA 覆盖的频率宽度为 1.2 GHz (±600 MHz),时间分辨率在纳秒量级。 UHFQA 拥有 2 个输入通道和 2 个输出通道,用于 IQ 调制操作。 得益于低延迟的信号处理链路 (包含匹配滤波器、实时矩阵操作,以及量子态鉴别),UHFQA 与其它 QCCS 仪器并用时,可支持拥有 100 个甚至更多量子比特的量子计算机系统。
主要特点
- 1.8 GSa/s, ±600 MHz 测量范围(单边调制)
- 12 位双通道输入, 14 位双通道 AWG
- 可并行读取最多 10 个量子比特
- 可设置匹配滤波器、信号调理、串扰抑制和阈值判定
- LabOne® 控制软件和 API 支持 (Python、C、MATLAB®、LabVIEW™ 和 .NET
- 超导量子比特
- 半导体自旋量子比特
- 量子计算
- 超导量子比特
- 半导体自旋量子比特
- 频分复用读取
- 单发量子比特读取
- 主动量子比特重置
- 量子比特光谱
- 拉比振荡
高保真度、高速量子比特读取
UHFQA 以脉冲式测量待测样品的透射幅度和相位,并通过脉冲整形和匹配滤波器来优化测量信噪比。通过任意波形发生器产生特定的波形可最小化待测样品的振荡响应。UHFQA 数字滤波器的阶跃响应可由可编程的权重函数 (4 kSa/滤波器)来设定,因此可完全匹配待测样品的瞬时响应。相对于简单的非权重积分方案,使用合适的匹配滤波器可显著提高测量的信噪比。
可扩展的量子设备
在单个微波线路上测量 10 个量子比特要求优化低温放大链路。可配置的10 x 10 矩阵信号处理器能够抑制串扰,从而降低对器件制造公差的要求。UHFQA 量子分析仪可与 HDAWG 结合使用构成完全同步的仪器层,用于量子堆栈中的量子态控制和读出。 低延迟的 32 位 DIO 接口可实现多量子态的前馈,特别是用于量子纠错。
仪器控制软件和编程工具
UHFQA 可以通过 LabOne 及 APIs (Python、C、MATLAB®、 LabVIEW™、及 .NET) 来控制。Python 的扩展范例库便于用户将其直接集成到已有的测量框架。 LabOne 数据服务器提供了数据结构化和数据处理功能,因此软件的用户部分简单且易维护。
量子测量单元
滤波器内存 | 4096 采样点/通道 |
实时矩阵操作 | 1× 通道补偿 (2×2 实数) 10× 旋转 (2×2 实数) 1x 串扰抑制 (10×10 复数) |
矩阵元素 | 范围 -1 至 +1 分辨率 < 20e-6 |
数据记录器 | 内存 1 MSa 最多 217 次平均 |
监视器内存 | 4096 采样点/通道, 2 通道 |
监视器平均次数 | 最多 215 次平均 |
统计单元 | 比特模式下逻辑为 1 的次数 比特模式下跃迁发生的次数 |
信号输入
频率范围 | DC - 600 MHz |
输入阻抗 | 50 Ω 或 1 MΩ || 18 pF |
输入电压噪声 | 4 nV/√Hz ( > 100 kHz时) |
输入范围 | ±10 mV 至 ±1.5 V |
A/D 转换 | 12 位, 1.8 GSa/s |
任意波形发生器
通道数 | 2 |
标记 | 2个/通道 |
D/A 转换 | 14 位, 1.8 GSa/s |
输出范围 | ±150 mV, ±1.5 V (高阻) -12.5 dBm, +7.5 dBm (50 Ω 负载) |
波形内存 | 128 MSa/通道 (内存) 32 kSa/通道 (高速缓存) |
These specifications have been translated from English. Please note that the official reference for product specifications is always the user manual.
UHFQA 问答
-
UHFQA 通过对射频脉冲信号的时间积分来读取量子比特,积分时间范围可由几十纳秒到几毫秒。 这种方案可用于 cQED 中超导量子态的色散测量以及半导体自旋量子态的RF 反射测量(部分)。
-
UHFQA 没有脉冲计数功能,因此不适合读取囚禁离子的量子态。对于离子阱相关的实验,我们推荐使用 HDAWG 任意波形发生器,它结合了多通道任意波形发生器和脉冲计数器的功能。 UHFQA 也不于适合测量电子隧穿事件。
-
UHFQA 的默认选件包括 QA 和 AWG。UHFQA 有且仅有一个可升级选件 UHFQA-DIG。
-
UHFQA 可以通过 32 位 DIO 连接至 HDAWG。 UHFQA 和 HDAWG 组成的量子比特操控系统可以实现几个比特的量子算法,包含量子态复位等反馈操作。UHFQA 可以通过 HDAWG 的ZSync端口连接到 PQSC, 实现多量子比特的复杂量子算法。
-
UHFQA 只需一台电脑便可以独立运行,并不需要 PQSC。 PQSC 主要用于仪器同步和一定的信息分配,适用于多量子比特系统和有多量子比特反馈需求的实验。
-
UHFQA 具有内置的高性能 AWG,可以完全独立实现量子态的读取。
-
LabOne 硬件控制软件适用于所有苏黎世仪器的产品,同时支持 API (Python、LabVIEW、MATLAB、C 和 .NET),Labber 和 QCoDeS 驱动程序。
-
通道补偿矩阵的作用是补偿信号串扰和 IQ 相位失衡。
-
旋转矩阵的作用是在积分后优化 0 态和 1 态投影在坐标轴上的间距,以实现高保真度量子态单次读出。
-
串扰抑制矩阵的作用是补偿量子芯片电子元件间的有害耦合,如一个量子比特耦合到另一个量子比特的读出谐振腔。