【Zurich】開啟量子控制新紀元

Zurich Instruments SHFQC 8.5 GHz 量子比特控制器

Zurich Instruments 推出的 SHFQC 量子比特控制器，整合了量子控制、讀取與快速回饋功能，為量子運算實驗提供高效、精確的解決方案。

量子研究項目選用瑞士蘇黎世儀器產品的五個理由

• 簡化系統
  瑞士蘇黎世儀器的解決方案支援DC到8.5 GHz的頻率範圍，無需混頻器校準; 提供用於讀取、控制和反饋的集成式信號處理工具集，無需 FPGA 程式設計; 開機即可直接完成通道同步。

• 加快軟體工作流程
  LabOne Q 軟體提供了一個用於實現高效實驗設計的程式設計介面，可以處理所有低級任務，例如儀器配置、同步和序列程式設計。 LabOne 圖形使用者介面和 API 集成了用於單儀器環境的完整的測量工具集。

• 最高質量的信號
  RF 直接生成和雙超外差技術具備高頻寬、出色的無雜散動態範圍 （SFDR） 和低雜訊等優勢，可最大程度地提高門操作和讀取保真度。 數位鎖相技術能夠在多個頻率下迅速恢復微弱信號，且不會降低信噪比。

• 受益於我們的專業應用知識
  瑞士蘇黎世儀器擁有一支龐大的應用科學家團隊，他們在科學界有著深厚的積累和廣泛的科研背景，能夠説明您充分發揮出實驗裝置的價值。

• 縮短測量時間
  為了加快涉及參數範圍較大的測量過程，瑞士蘇黎世儀器的硬體和軟體經過最佳化，可在裝置的物理極限下運行。 硬體掃描、實時脈衝參數控制和主動量子比特複位等功能通常可以將測量時間從數小時縮短到幾分鐘甚至幾秒鐘。

主要特色

• 整合式設計：結合 SHFSG 訊號產生器與 SHFQA 量子分析儀功能，簡化實驗架構，提升操作效率。

• 高頻操作：支援高達 8.5 GHz 的操作頻率，具備 1 GHz 的分析頻寬，無需混頻器校準。

• 多通道配置：提供 2、4 或 6 個訊號產生器通道，以及 1 個量子分析通道，滿足不同實驗需求。

• 快速回饋：實現低於 300 ns 的回饋延遲，支援即時量子錯誤更正與主動重置。

• 軟體控制：透過 LabOne® QCCS 軟體與 Python API，實現靈活的實驗控制與資料分析。

應用領域
SHFQC 適用於多種量子運算應用，包括：

• 超導量子比特控制與讀取：支援單比特與多比特閘操作，實現高保真度的量子邏輯運算。

• 頻率多工讀取：同時讀取多個量子比特，提升測量效率。

• 即時回饋控制：支援快速的量子錯誤更正與主動重置，提升系統穩定性。

• 量子系統擴展：可與其他 Zurich Instruments 設備（如 HDAWG、PQSC）整合，擴展至超過 100 個量子比特的控制與讀取。

為何選擇 SHFQC？

傳統的量子控制系統通常需要多台設備協同運作，增加了實驗的複雜性與成本。SHFQC 的整合式設計，不僅簡化了實驗架構，還提升了系統的穩定性與可擴展性，為量子運算研究提供了高效、靈活的解決方案。

儀器概述
利用量子計算測控系統 （QCCS） 及其元件實現高速量子比特控制。

• SHFQC　　量子測控一體機是一款全集成式微波控制和讀取解決方案，通過一台儀器處理 2 個、4 個或 6 個超導量子比特。
• SHFSG　　信號發生器可直接在 NV 色心和其他類型量子比特的頻率下提供頻率在 DC 到 8.5 GHz 之間的快速控制脈衝。
• SHFQA　　量子分析儀 的每個通道可同時讀取多達 16 個量子比特，暫態頻寬超過 1 GHz。
• HDAWG　 任意波形發生器是一款 8 通道 AWG，搭載用於磁通和柵極電壓脈衝或基帶 IQ 脈衝的集成式脈衝計數器。
• SHFPPC　 參量放大泵浦控制器是一個用於操作 Josephson 參量放大器的全集成系統。
• UHFQA　  量子分析儀憑藉先進的濾波技術，可同時讀取多達 10 個量子比特。
• HDIQIQ　 數據機將中頻源的信號轉換為微波頻率範圍內的信號。

使用鎖相放大器在多個頻率範圍內實現低雜訊且快速的信號恢復。

• MFLI　　  鎖相放大器提供適用於運輸測量的低雜訊電流和電壓檢測。
• UHFLI　　鎖相放大器是一款適用於 RF 反射測量的雙通道多頻儀器。
• GHFLI　　鎖相放大器在高達 1.8 GHz 的微波範圍內執行諧振腔表徵和反射測量。
• SHFLI　　鎖相放大器將鎖相放大器技術延伸到頻率高達8.5 GHz 的應用中，例如 SAW 耦合系統。