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量子計算控制系統

蘇黎世儀器(Zurich Instruments)致力於支持量子技術的發展,並且本著這種精神,它現在提供了首個商用量子計算控制系統(QCCS)。

下面是完整量子堆棧的說明,重點介紹了一些最相關的組件:

全量子堆棧

Full Quantum Stack with the Zurich Instruments Quantum Control System

QCCS對應於稱為“經典系統控制,軟件和硬件”的層,可確保對量子設備進行可靠的控制和測量,同時為量子堆棧中的下一個更高級別提供乾淨的軟件接口。

蘇黎世儀器公司提供硬件和軟件,使研究人員能夠將其設置擴展到大量qubit,並將復雜性降至最低。所有功能強大的儀器之間精心安排的相互作用為我們的客戶提供了關鍵優勢,將高級量子算法與其物理量子位實現相聯繫。

QCCS關鍵功能

  • 符合應用程序的硬件規格:低噪聲,高分辨率和大帶寬。
  • 緊湊且可擴展的設計:可以隨時添加新渠道。
  • 經過深思熟慮和經過測試的系統方法:所有輸入和輸出通道的精確同步和復雜的編排。
  • 提高生產率的軟件:LabOne®有效高電平量子算法與來自量子裝置的模擬信號連接。

QCCS組件

quantum computing setup using the Zurich Instruments Quantum Computing Control System

QCCS概述

未發表
Zurich Instruments - Qubit control for 100 qubits and more

PQSC可編程量子系統控制器

UHFQA量子分析儀

HDAWG任意波形發生器

SHFQA Quantum Analyzer

PQSC可編程量子系統控制器匯集了多達100量子位的量子計算機所需的儀器。它的ZSync低延遲實時通信鏈接專為量子計算而設計:PQSC克服了傳統控制方法的實際局限性,使自動和快速的量子位校準例程成為現實。強大的Xilinx UltraScale + FPGA的編程訪問權限是開發新的和優化的處理解決方案的基礎,該解決方案可根據所使用的特定算法和計算機體系結構進行快速調試和糾錯。

UHFQA量子分析儀是一種獨特的儀器,可以以最高的速度和保真度並行讀取多達10個超導或自旋量子位。 UHFQA在高達±600 MHz的頻率範圍內運行,具有納秒級的定時分辨率,並且具有2個信號輸入和輸出,用於IQ基帶操作。由於具有匹配濾波器的低延遲信號處理鏈,實時矩陣運算和狀態識別功能,UHFQA支持開發雄心勃勃的量子計算項目,可用於100量子比特或更多。

HDAWG任意波形發生器具有市場上最高的通道密度和最先進的同步功能,是多達64個通道的多通道應用的選擇。 2.4 GSa / s的噪聲特性,16位信號生成和超低觸發等待時間將性能提升到新的水平。此外,LabOne控制軟件提供了一種直觀而有效的方式來編程任意信號。

The SHFQA Quantum Analyzer integrates in a single instrument a full real-time readout setup for up to 64 superconducting qubits. The SHFQA operates in a frequency range from 0.5 to 8.5 GHz with a clean analysis bandwidth of 1 GHz and without the need for mixer calibration. The SHFQA enables multi-state discrimination with an optimal signal-to-noise ratio and minimal latency; data can be transmitted in real time to other instruments for active qubit reset or global error correction protocols. Controlled through the LabOne software suite, the SHFQA can support quantum computing projects with sizes up to several hundreds of qubits.

未發表
HDAWG High-Density Arbitrary Waveform Generator
未發表
SHFQA Quantum Analyzer

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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