產品介紹∣參數泵控制器
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參數泵控制器

簡介

SHFPPC

  • 使用參數放大器操作多達 2 或 4 條讀出線
  • 具有自動電平控制的超穩定泵浦音信號產生器
  • 帶自動重新校準的泵音消除
  • 在單個輸出上組合探頭和泵音
  • 隨插即用解決方案,可簡化和加速系統調整

我要諮詢

Zurich Instruments SHFPPC 參數泵控制器是一個完全整合的系統,用於操作約瑟夫森參數放大器。利用參數放大的優勢,SHFPPC 可以在量子極限處進行高保真讀數,以測量超導或基於自旋的量子位元。

每個通道都有一個帶有自動電平控制的微波源,以產生所需的高功率和低相位噪聲的泵浦音。為了抑制返回訊號路徑中的殘留泵浦音,每個通道都具有可自動校準的消除電路。該電路的雙向操作支持兩個主要應用用例:在室溫或低溫恆溫器中取消泵浦音。

為了實現最佳的讀出保真度,參量放大器需要在大增益和最大信噪比的點上運行。SHFPPC 可以讓您快速找到最佳操作點,這要歸功於專用的軟體例程以及在一個輸出端口上添加獨立泵和探測音的能力。這還可以實現定期性能監控和重新優化,而無需在測量會話期間重新佈線。

SHFPPC 最好與一個或多個 Zurich Instruments Quantum Analyzer 通道結合使用,例如與SHFQA Quantum Analyzer或SHFQC Qubit Controller 結合使用。SHFPPC 無縫整合到量子計算控制系統 (QCCS) 中,可以通過LabOne Python API、LabOne QCCS 軟體或LabOne 圖形用戶界面進行控制,從而在長時間的實驗週期中實現快速調整和穩定運行。

優點

  • 用於參數放大器優化操作的整合室溫控制器,可實現更高的讀出保真度和速度
  • 軟體控制的解決方案,用於快速方便的放大器調整
  • 得益於LabOne QCCS軟體中的低漂移、自動監控和自動重新優化,讀數性能穩定
  • 無縫整合到QCCS以支持讀數鏈的自動表徵和控制,使QCCS不僅僅是其部件的總和
  • 由於高通道密度和可靠運行,超導量子計算的可擴展解決方案

QCCS 儀器相容性

SHFQA 量子分析儀/  SHFQC 量子位控制器

  • 減少讀出電子設備的佈線和設置時間
  • 完全由軟體控制的讀出系統,包括微波訊號產生和檢測
  • 用於快速讀數調整的整合軟體功能
  • 幫助您調整參量放大器的分步說明

UHFQA 量子分析儀

  • 用於快速讀數調整的整合軟體功能 
  • 幫助您調整參量放大器的分步說明
  • 不支援其他讀數儀器。

應用
約瑟夫森參量放大器的表徵和操作

  • 行波參量放大器
  • 集總元件參數放大器
  • 約瑟夫森參數轉換器

支援的量子位類型

  • 超導量子位元
  • 自旋量子位元/超導諧振器混合體

其他應用

  • 參數驅動的量子位元的操作
  • 讀出鏈的信噪比表徵
  • 量子微波光子學實驗讀出鏈的優化

 
特色
參數放大器的穩定運行
對於參量放大器的操作,具有低相位雜訊和高頻譜純度的高功率泵浦音調是至關重要的。 在SHFPPC的中心是一個微波源,該微波源被優化以在1至12GHz的寬頻率範圍內提供這種泵浦音調。 支持多種參數放大器實現,如行波參數放大器、基於集總元件的約瑟夫遜參數放大器或約瑟夫遜參量轉換器。 自動電平控制單元確保了長期的輸出振幅穩定性。與低溫靈敏度和相位漂移確保了參數放大器的穩定工作條件,以實現最佳讀出保真度。

自動消除散雜泵浦音
讀出返回訊號中的殘餘泵浦音調會損害後續放大步驟的線性度並影響信噪比。 SHFPPC在其訊號調節單元內提供了這種雜散音調的干涉消除,具有自動調諧的振幅和相位。 與點擊按鈕時未校準的情况相比,這允許抑制高達65 dB。

全放大器鏈的快速直觀表徵
識別和保持參數放大器的最佳工作點對於最大化讀出保真度至關重要。 由於專用的軟件例行程式和將探測音調訊號添加到泵浦音調上的可能性,SHFPPC可以讓您在調諧和監測放大器效能時節省時間,而無需重新校準。
此外,當使用系統的量子分析儀通道時,SHFPPC可以自然地整合到量子計算控制系統中,從而實現雜訊表徵、增益量測等。 觸發器輸入和輸出以及數位輸入/輸出(DIO)埠提供了與其他儀器進行實时通信的可能性,以控制效能監測量測的時間。 通過LabOne Python API、LabOne QCCS軟體或LabOne圖形使用者介面的軟體支援,確保了與完整量測框架的無縫整合。

一般

通道數

2 或 4

方面

19” 機架,1U

重量

6.5 kg

電源

交流 90-260 伏,50/60 Hz

連接器

前面板和後面板上的 SMA,用於訊號、觸發、參考時鐘和同步
DIO
LAN/以太網,1Gbit/s
USB
維護 USB

觸發輸入

4

觸發輸出

4

 

泵音產生

頻率範圍

1 - 12 GHz

頻率分辨率

1kHz

輸出相位噪聲

-100 dBc/Hz(7 GHz,載波偏移 1 kHz)
-110 dBc/Hz(7 GHz,載波偏移 10 kHz)
-110 dBc/Hz(7 GHz,載波偏移 100 kHz)

相位穩定性

0.1度/小時和<1 度/°C

電平穩定性

<0.01 dB/h和<0.01 dB/°C(帶自動電平控制)

輸出阻抗

50 Ohm

輸出耦合

AC

多音訊號

是的,允許組合泵和探測音

 

讀出訊號調理

頻率範圍

5 - 10 GHz

泵音抑制

高達65 dB(基於頻率選擇性功率測量)

可變衰減器跨度

50dB

可變移相器跨度

> 360 deg

測量功能

整合功率檢測器
Quantum Analyzer 通道提供的功率譜密度測量

The Zurich Instruments SHFPPC Parametric Pump Controller is a fully integrated system for operating Josephson parametric amplifiers. Leveraging the benefits of parametric amplification, the SHFPPC enables high-fidelity readout at the quantum limit for the measurement of superconducting or spin-based qubits.

Each channel features a microwave source with automatic level control to generate the required pump tone with high power and low phase noise. To suppress the residual pump tone in the return signal path, each channel features a cancellation circuit that can be calibrated automatically. The bi-directional operation of this circuit supports the two main application use cases: cancelling the pump tone at room temperature or in the cryostat.


SHFPPC Parametric Pump Controller
To achieve optimal readout fidelities, parametric amplifiers need to be operated at a point of large gain and maximal signal-to-noise ratio. The SHFPPC lets you find the optimal operation point quickly thanks to dedicated software routines and the ability to add independent pump and probe tones on one output port. This also enables regular performance monitoring and re-optimization without rewiring during a measurement session.

The SHFPPC is best operated in combination with one or more Zurich Instruments Quantum Analyzer channels - for example with the SHFQA Quantum Analyzer or the SHFQC Qubit Controller. The SHFPPC seamlessly integrates into a Quantum Computing Control System (QCCS) and can be controlled through the LabOne Python APIs, the LabOne QCCS Software, or the LabOne graphical user interface, enabling fast tune-up and stable operation during long experiment cycles.

Benefits

  • Integrated room temperature controller for optimal operation of parametric amplifiers, enabling higher readout fidelity and speed
  • Software-controlled solution for swift and convenient amplifier tune-up
  • Stable readout performance thanks to low drift, automated monitoring, and automated re-optimization within the LabOne QCCS Software
  • Seamless integration into the QCCS to support automated characterization and control of your readout chain, making the QCCS more than the sum of its parts
  • A scalable solution for superconducting quantum computing thanks to the high channel density and reliable operation

QCCS instrumentation compatibility
SHFQA Quantum Analyzer / SHFQC Qubit Controller

  • Reduced cabling and setup time of readout electronics
  • A fully software-controlled readout system including microwave signal generation and detection
  • Integrated software features for fast readout tune-up
  • Step-by-step instructions that help you tune-up your parametric amplifier

UHFQA Quantum Analyzer

  • Integrated software features for fast readout tune-up 
  • Step-by-step instructions that help you tune-up your parametric amplifier

Other readout instrumentation is not supported.

 

Characterization and operation of Josephson parametric amplifiers

  • Travelling-wave parametric amplifiers
  • Lumped-element parametric amplifiers
  • Josephson parametric converters

Supported qubit types

  • Superconducting qubits
  • Spin qubit/superconducting resonator hybrids

Other applications

  • Operation of parametrically driven qubits
  • Signal-to-noise ratio characterization of readout chains
  • Optimization of readout chains for quantum microwave photonics experiments

General

Number of channels 2 or 4
Dimensions 19” rack, 1U
Weight 6.5 kg
Power supply AC 90-260 V, 50/60 Hz
Connectors

SMA on front and back panel for signals, trigger, reference clock, and synchronization
DIO
LAN/Ethernet, 1Gbit/s
USB
Maintenance USB

Trigger inputs 4
Trigger outputs 4

Pump Tone Generation

Frequency range 1 - 12 GHz
Frequency resolution 1 kHz
Output phase noise

-100 dBc/Hz (7 GHz, carrier offset 1 kHz)

-110 dBc/Hz (7 GHz, carrier offset 10 kHz)

-110 dBc/Hz (7 GHz, carrier offset 100 kHz)

Phase stability 0.1 deg/h and <1 deg/°C
Level stability <0.01 dB/h and <0.01 dB/°C (with automatic level control)
Output Impedance 50 Ohm
Output coupling AC
Multi-tone signal Yes, allows for combined pump and probe tone

Readout Signal Conditioning

Frequency range 5 - 10 GHz
Pump tone suppression up to 65 dB (based on frequency selective power measurement)
Span of variable attenuator 50 dB
Span of variable phase shifter > 360 deg
Measurement features

Integrated power detector
Power spectral density measurements provided by Quantum Analyzer channel