Zurich Instruments SHFSG 信號發(fā)生器可以直接產(chǎn)生頻率范圍從 DC 到 8.5 GHz 的量子比特控制信號，具有 1 GHz 的無雜散調(diào)制帶寬。 SHFSG 使用雙超外差技術(shù)進(jìn)行頻率上變頻，無需混頻器校準(zhǔn)并節(jié)省系統(tǒng)調(diào)校時間。每個 SHFSG 帶有 4 或 8 個具有 14 位垂直分辨率的模擬輸出通道。 SHFSG 可經(jīng) LabOne 、其 API 或 LabOne QCCS 軟件控制，支持大小從幾個量子比特到幾百個量子比特的量子計算系統(tǒng)。
當(dāng)由 PQSC 同步時，多個 SHFSG 可以在 Zurich Instruments QCCS 中組合以實現(xiàn)對多量子比特系統(tǒng)的控制。得益于*的定序器、低延遲信號處理鏈和低相位噪聲頻率合成器，可以實現(xiàn)具有最小延遲和高保真度的多量子比特門操作。SHFSG與用于量子比特實時讀取的 SHFQA 量子分析儀一起，他們是集成了微波生成和分析的第二代儀器。
應(yīng)用
量子計算應(yīng)用
- 使用單量子比特和多量子比特門操作對量子比特進(jìn)行相干操作
- 量子比特譜和表征
- 用于糾錯的實時、低延遲和全局反饋
支持的量子比特類型
- 超導(dǎo)量子比特
- 自旋量子比特/超導(dǎo)諧振腔混合體
- NV 色心
- Qubits、qutrits 和 ququads
亮點
高保真量子比特操作
從 DC 到 8.5 GHz 的頻率范圍使單個 SHFSG 能夠生成各種單和多量子比特門。與基于 IQ 混頻器的傳統(tǒng)方法相比，SHFSG 的超外差頻率轉(zhuǎn)換方案在更寬的頻帶上運行，具有更好的線性度和更少的雜散信號。這意味著 SHFSG 生成無雜散、穩(wěn)定的信號，而無需用戶花時間進(jìn)行混頻器校準(zhǔn)或系統(tǒng)維護(hù)。基于專為量子比特控制設(shè)計的合成器的性能，SHFSG 在整個輸出頻率范圍內(nèi)提供低相位噪聲和低時序抖動，確保量子比特門操作在保真度方面實現(xiàn)量子處理器的全部潛力。每個 SHFSG 包含 4 個低相位噪聲合成器，對應(yīng)于 SHFSG-4 變體中的每個通道 1 個合成器和 SHFSG-8 變體中的每個通道對 1 個合成器。
用于高效工作流程的高級定序器
即使在需要復(fù)雜信號時，SHFSG 也支持最少使用波形數(shù)據(jù)。用戶以脈沖描述的形式向 LabOne QCCS 軟件提供所需信號，然后該軟件以內(nèi)存的方式自動對 SHFSG 進(jìn)行編程。即使對于依賴多個 SHFSG 的多量子位系統(tǒng)，這種方法也可確保以最少的儀器通信時間完成復(fù)雜的調(diào)整和校準(zhǔn)程序。循環(huán)和條件分支點的支持進(jìn)一步實現(xiàn)了量子糾錯和主動復(fù)位，而實時相位更新使實現(xiàn)虛擬 Z 門成為可能。憑借每通道高達(dá) 100 kSa 的波形存儲器、處理高達(dá) 16k 序列指令的能力和 2 GSa/s 的采樣率，SHFSG 為量子位控制提供可定制的多通道 AWG 信號。
可擴(kuò)展的系統(tǒng)方法
SHFSG 的每個通道都有自己的 AWG 內(nèi)核，用于創(chuàng)建相位和時序可編程波形，因此單個 SHFSG-8 儀器可以控制 8 個單獨的量子位。為了執(zhí)行全局糾錯等高級協(xié)議，可以將多個SHFSG （用于量子位控制）與多個 SHFQA（用于量子位讀出）結(jié)合使用。 Zurich Instruments ZSync 接口通過PQSC 可編程量子系統(tǒng)控制器將 SHFSG 和 SHFQA 相互連接起來； LabOne QCCS 軟件優(yōu)化了儀器之間的通信，從而簡化了協(xié)議執(zhí)行。通過 PQSC 可以同步多達(dá) 18 個 SHFSG，從而實現(xiàn)多達(dá) 144 個量子位的協(xié)調(diào)控制。即通過一個PQSC同步 SHFSG 可以與LabOne QCCS軟件進(jìn)行編程，以 LabOne ，或與其的API的Python，C，MATLAB®時，LabVIEW™和.NET -讓用戶決定如何愿意將SHFSG成新的或現(xiàn)有的設(shè)置。
功能說明
信號輸出
| 射頻輸出數(shù)量 | 4（SHFSG-4 型號） 8（SHFSG-8 型號） |
| 頻率范圍 | 直流 - 8.5 GHz |
| 信號帶寬 | 1.0 GHz |
| 輸出范圍 (dBm) | -30 dBm 至 +10 dBm |
| 輸出阻抗 | 50 歐姆 |
| 合成器數(shù)量 | 4（兩種型號） |
| 數(shù)模轉(zhuǎn)換 | 14 位，6 GSa/s（內(nèi)部 3x 插值后） |
| 輸出電壓噪聲密度 | -135 dBm/Hz（1 GHz，10 dBm，偏移 > 200 kHz） -140 dBm/Hz（4 GHz，10 dBm，偏移 > 200 kHz） -144 dBm/Hz（6 GHz，10 dBm，偏移 > 200 kHz） -144 dBm/Hz（8 GHz，10 dBm，偏移 > 200 kHz） |
| 輸出相位噪聲 | -90 dBc/Hz（6 GHz，載波偏移 1 kHz） -98 dBc/Hz（6 GHz，載波偏移 10 kHz） -100 dBc/Hz（6 GHz，載波偏移 100 kHz） |
| 輸出電平精度 | ±（1 dBm 的設(shè)置） |
| 無雜散動態(tài)范圍（不包括諧波） | -74 dBc（1 GHz，0 dBm） -66 dBc（4 GHz，0 dBm） -60 dBc（6 GHz，0 dBm） -65 dBc（8 GHz，0 dBm） |
| 輸出最差諧波分量 | -40 dBc（1 GHz，10 dBm） -40 dBc（4 GHz，10 dBm） -38 dBc（6 GHz，10 dBm） -36 dBc（8 GHz，10 dBm） |
標(biāo)記和觸發(fā)器
| 標(biāo)記輸出 | 每個通道 1 個，前面板上有 SMA 輸出 |
| 標(biāo)記輸出電壓 | 0 V（低）、3.3 V（高） |
| 標(biāo)記輸出阻抗 | 50 歐姆 |
| 標(biāo)記輸出上升時間 | 300 ps（20% 至 80%） |
| 觸發(fā)輸入 | 每個通道 1 個，前面板上的 SMA |
| 觸發(fā)輸入阻抗 | 50 歐姆 / 1 千歐姆 |
波形生成
| AWG 磁芯 | 每個通道 1 個 |
| 波形垂直分辨率 | 14 位模擬 + 2 位標(biāo)記 |
| 波形記憶 | 每通道 100 kSa |
| 序列長度 | 每個 AWG 內(nèi)核 16k 條指令 |
| AWG 采樣率 | 2 GSa/s |
| 最小波形長度 | 32個點 |
一般的
| 尺寸 | 449 x 460 x 145 毫米（19 英寸機(jī)架） 17.6 x 18.1 x 5.7 英寸 |
| 重量 | 15 公斤（33 磅） |
| 電源供應(yīng) | 交流：100-240 V，50/60 Hz |
| 支持的時鐘頻率（外部或內(nèi)部） | 10 MHz 或 100 MHz |
| 連接器 | 前面板和后面板的 SMA 用于觸發(fā)、信號和外部時鐘 |
