瑞士苏黎世仪器推出量子计算测控一体机

瑞士苏黎世仪器 (Zurich Instruments) 推出全新 SHFQC 测控一体机。SHFQC 能够为 6 个超导量子比特提供完整的室温测控系统。它可以高保真操控单量子比特门或双量子比特门，也可以进行单发频分复用量子比特读取，并可实现快速反馈或量子纠错协议。与瑞士苏黎世仪器的量子计算测控系统 (QCCS) 的其它仪器一样，SHFQC 的所有通道都能在微波频段工作，频谱纯度高和稳定性强。用户无需进行繁琐的混频器校准。用户可以用 LabOne、LabOne QCCS 软件和 Python APl 来控制仪器。这些软件提供直观的测控工具，可帮助完成复杂的任务，如系统自动调谐或执行复杂算法，从而提升系统运行时间占比和测量速度。

苏黎世仪器 SHFQC 量子计算测控一体机

设计理念

SHFQC 提供了完整的量子比特测控方案，可在单台仪器中对多达 6 个超导量子比特进行控制、读取和执行快速反馈。所有设置都可用软件进行，因此可轻松重新配置。对于更多的量子比特数，可用多台 SHFQC 对测控系统进行扩展，不仅可以进行全局纠错，而且可以做局部反馈。

SHFQC 工作频率覆盖直流到 8.5 GHz，而且具有优异的线性放大链路。因此，它的 6 个控制通道性能很高，可直接驱动任何单量子比特门或双量子比特门，脉冲长度可以很短，频率可根据量子比特来调控。SHFQC 的读取通道包括信号生成和检测，采用顶尖的信号处理链路，可以实时高保真鉴别若干 qubit、qutrit 或 ququad 的量子态。测量结果可快速分发至所有控制通道，实现快速反馈和本地纠错量子协议。内置的多种信号处理和显示功能，如实时示波器、快速谐振腔扫频以及所有通道都有的高级定序器，让 SHFQC 功能更加强悍。这些功能组合在一起可以缩短系统准备时间，显著提升测量速度。

随着超导量子处理器的日趋成熟，量子比特测控技术有望逐渐标准化。这可能引领量子比特测控技术从分散设计向更加工程化的商业解决方案转变。目前，面向量子计算的专用解决方案已经具有很高的性能，而且功能全面，配置快速，操作直观。但是，仅有少数量子比特的小型系统往往没有得到足够关注，甚至被忽略了。瑞士苏黎世仪器量子技术应用科学家 Tobias Thiele 博士认为 “SHFQC 将我们的新一代 QCCS 延伸到小型的量子计算系统。现在，拥有少数量子比特的研究人员也能够从专为量子计算测控研发的高性能电子设计中获益，比如我们的无需混频校准的上下变频技术。然而，我们依然可以扩展到更大的量子计算系统，因为多个 SHFQC 可以与 QCCS 的其他仪器结合使用，以支持更多的量子比特。”

软件支持与系统集成

在单台仪器中处理量子比特信息，降低了延迟并提高了灵活性，这些优势可能成为局部反馈算法成功的关键，比如快速主动重置和快速辅助量子比特重置。作为 QCCS 的一部分，SHFQC 可以很方便地集成到新系统或已有系统中，与其他设备结合，比如 HDAWG 任意波形发生器、SHFSG 信号发生器和 PQSC 可编程量子系统控制器，最多18 台。从少数几个量子比特到 100 个以上的量子比特系统，我们的系统都可以支持。LabOne 软件、新的 LabOne QCCS 软件和 LabOne Python APl 可帮助用户将 QCCS 仪器的任意组合，集中控制，保持优异的同步性能。因此，实验系统调谐、自动校准和执行复杂算法等任务变得简单且直观。