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양자 컴퓨팅 제어 시스템

2018년에, Zurich Instruments는 100개 이상의 초전도 및 스핀 큐비트를 제어하도록 설계된 최초의 상용 양자 컴퓨팅 제어 시스템 (Quantum Computing Control System, QCCS)을 출시했습니다. QCCS의 각 구성 요소는 큐비트 제어, 판독 및 피드백에서 특정 역할을 수행하도록 고안되었으며, 시스템의 다른 부분과 완전히 동기화된 방식으로 작동합니다. Zurich Instruments 제어 소프트웨어인 LabOne® 은 큐비트 데이터에 대한 빠른 액세스를 가능하게하고 상위 레벨 소프트웨어 프레임 워크로의 통합을 용이하게합니다.

Zurich Instruments QCCS는 연구자와 엔지니어가 양자 프로세서 및 양자 스택의 다른 요소 개발에 집중할 수 있도록 하면서, 가장 진보된 클래식 제어 전자 장치 및 소프트웨어의 이점을 활용할 수 있도록 지원합니다.

효율적인 워크 플로우, 맞춤형 사양 및 기능 세트, 높은 수준의 신뢰성은 고객이 가장 중요하게 여기는 특징입니다.

QCCS를 통해 이미 달성된 과학적 성과는 (출판물 목록은 아래 참조), 이 분야에서 가장 야심찬 연구 그룹과 긴밀한 협력 관계를 보여주는 증거입니다. 최근 출시된 SHFQA Quantum Analyzer 양자분석기 2세대 QCCS 제품을 소개합니다. 이 장비는 큐비트 주파수에서 직접 작동하고, 큐비트 당 더 높은 밀도와 낮은 비용을 제공하며, 양자 컴퓨팅의 최신 개발을 고려한 새로운 기능을 제공합니다.

Zurich Instruments QCCS Quantum Computing Control System Logo

 

주요 특징들

  • 확장 가능한 설계 : 새로운 입력 및 출력을 언제든지 추가 할 수 있으며, 모든 셋업 크기에 대해 높은 채널 밀도와 일관된 성능의 보장.
  • 생산성 향상 소프트웨어 : LabOne은 높은 수준의 양자 알고리즘을 양자 장치의 아날로그 신호와 효율적으로 연결.
  • 애플리케이션과 일치하는 하드웨어 사양 : 저잡음, 고해상도 및 큰 대역폭.
  • 신중하게 검증된 시스템 접근 방식 : 정확한 동기화, 안정적인 작동.
  • 피드백 작동 : 시스템 전체에서 빠른 데이터 전달, 강력한 디코딩 기능.

시스템 제어

시스템 제어

  • 단일 기기로 작동
  • 전체 시스템에서 동기화 및 실시간 작동
  • 양자 장치의 유휴 시간을 최소화하기 위한 작업 병렬화 및 대기열작업
  • 다른 양자 프레임 워크에 대한 인터페이스

Qubit 제어

Qubit 제어

  • 최대 게이트 충실도에 대한 액세스 : 저잡음, 고 대역폭, 높은 안정성
  • 모든 일반적인 싱글 및 2 큐비트 제어 신호를 위한 솔루션
  • 메모리 효율적인 시퀀싱으로 인한 높은 시스템 사용량

Qubit 판독

Qubit 판독

  • 장비 당 최대 64 큐비트
  • 최대 판독 충실도
  • 짧은 지연 시간, 실시간 작동
  • 다중 상태 식별을 통한 큐트리트 및 큐쿼드 분석

양자 피드백

양자 피드백

  • 다중 지원 구성 : 단일 큐비트에서 대규모 양자 컴퓨팅까지
  • 최저 50ns의 매우 낮은 대기 시간
  • 강력한 멀티 큐비트 상태 디코더

QCCS 개요 비디오

Zurich Instruments - Qubit control for 100 qubits and more

사례 연구

2020년 4월, Quantum Inspire가 출범하였습니다. 클라우드 상의 첫번째 유럽 양자 컴퓨터로서 두 개의 백엔드에 대한 액세스를 제공합니다. 하나는 초전도 트랜스몬 큐비트이고 다른 하나는 스핀 큐비트입니다. 두 설정 모두 취리히인스트루먼트의 QCCS에 의해 구동됩니다.

'Making of' 비디오 보기

  • 신뢰할 수 있고 안정적인 24/7 작동
  • 성능에 중요한 기능 : 다중 판독, 사전 보상 및 인터페이스
  • 전체 기능 세트 : 불러 오기, 보정 및 특성화, 수동 재 케이블 연결 없음
  • 100 큐비트 이상으로 업그레이드 가능

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Application Notes

Zurich Instruments

Superconducting Qubit Characterization

Zurich Instruments

Active Reset of Superconducting Qubits

Zurich Instruments

Frequency Up-Conversion for Arbitrary Waveform Generators

Zurich Instruments

Bell State Preparation of Superconducting Qubits

Publications

Bengtsson, A. et al.

Quantum approximate optimization of the exact-cover problem on a superconducting quantum processor

arXiv

Rol, M.A. et al.

Fast, high-fidelity conditional-phase gate exploiting leakage interference in weakly anharmonic superconducting qubits

Phys. Rev. Lett. 123, 120502 (2019)

Werninghaus, M. et al.

Leakage reduction in fast superconducting qubit gates via optimal control

Crippa, A. et al.

Gate-reflectometry dispersive readout and coherent control of a spin qubit in silicon

Nat. Commun. 10, 2776 (2019)

Rol, M.A. et al.

A fast, low-leakage, high-fidelity two-qubit gate for a programmable superconducting quantum computer

Phys. Rev. Lett. 123, 120502 (2019)

Bultink, C.C. et al.

General method for extracting the quantum efficiency of dispersive qubit readout in circuit QED

Appl. Phys. Lett. 112, 092601 (2018)

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)

Collodo, M.C. et al.

Implementation of Conditional-Phase Gates based on tunable ZZ-Interactions

arXiv

Guo, X.-Y. et al.

Observation of Bloch oscillations and Wannier-Stark localization on a superconducting processor

arXiv

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