Главная / Библиотека / Квантовая обратная связь с использованием оборудования Zurich Instruments

Квантовая обратная связь с использованием оборудования Zurich Instruments

Теги квантовые технологии квантовая обратная связь Zurich Instruments
Квантовая обратная связь с использованием оборудования Zurich Instruments

Введение

Квантовая обратная связь предполагает использование результатов однократных измерений одних кубитов в качестве входных данных для немедленных действий на других кубитах. Уменьшение задержки обратной связи приводит к уменьшению частоты ошибок операций и увеличению точности обработки квантовой информации. Кроме того, для воспроизводимости результата цикл обратной связи должен завершаться в течение детерминированного промежутка времени даже при прохождении нескольких инструментов. Квантовая обратная связь используется, например, при инициализации кубитов, при стабилизации квантовых состояний и при квантовой коррекции ошибок. Варианты использования различаются по сложности требуемой обработки сигналов: обработка варьируется от пересылки цифровых битов информации до синдромного декодирования.

Продукты Zurich Instruments покрывают весь спектр конфигураций установок, необходимых для экспериментов со сверхпроводящими и спиновыми кубитами, чтобы достичь компромисс между скоростью обратной связи и сложностью обработки. Среди преимуществ выбора продукции Zurich Instruments: низкая задержка, масштабируемость, обработка данных в реальном времени, гибкость и удобство применения.

Конфигурации обратной связи

Система управления квантовыми вычислениями (Quantum Computing Control System, QCCS) Zurich Instruments представлена двумя поколениями: первое поколение опирается на сигналы управления и считывания кубитов в основной полосе частот, второе же работает непосредственно на микроволновых частотах до 8,5 ГГц. Оба поколения поддерживают одни и те же методы обратной связи, однако различаются в технической реализации.

0901Рисунок1

Рисунок 1. Схемы конфигураций обратной связи на основе событий (а), point-to-point (б) и с использованием PQSC на QCCS первого поколения (в).

09010Рисунок2

Рисунок 2. Схемы конфигураций обратной связи на основе событий (а), point-to-point (б) и с использованием PQSC на QCCS второго поколения (в).

На основе событий: задержка до 50 нс

В данной конфигурации, приведённой на рисунках 1а и 2а, передний фронт TTL-импульса направляется на триггерный вход генератора сигналов произвольной формы HDAWG. Через 50 нс после прихода фронта запускается генерация аналогового сигнала на выходе. Конфигурация на основе событий полезна, если сигнал считывания кубита намеренно возвращается на конкретный кубит, как при активном сбросе. TTL-сигнал может исходить от стороннего оборудования для считывания кубита. Генератор сигналов SHFSG также поддерживает данную функциональность, однако с повышенной задержкой до 200 нс.

Point-to-point: задержка до 350 нс

В конфигурации point-to-point, показанной на рисунках 1б и 2б, результат считывания одного кубита возвращается на линию управления того же кубита через фиксированное соединение, что соответствует активному сбросу. В первом поколении QCCS это реализуется подключением квантового анализатора UHFQA кабелем VHDCI (канал DIO) к генератору HDAWG. Канал DIO передает до 10 сигналов считывания в виде цифровых битов, которые используются для управления генератором HDAWG. Задержка в 380 нс измеряется с момента прихода последнего импульса считывания на вход UHFQA до момента генерации первого управляющего импульса на выходе генератора сигналов. 

В QCCS второго поколения петля обратной связи point-to-point реализуется непосредственно внутри устройства: контроллер SHFQC обладает функциями управления и считывания, что сокращает задержку до 350 нс.

С применением PQSC: задержка до 550 нс

Подключение программируемого контроллера централизованного управления PQSC в соответствии со схемами, приведёнными на рисунках 1в и 2в, обеспечивает обратную связь между любыми двумя кубитами системы. Вследствие этого, многокубитные операции обрабатываются в реальном времени и с малой задержкой. Данный метод производительнее, чем обратная связь point-to-point, и хорошо подходит для масштабируемых квантовых вычислений и квантовой коррекции ошибок. Для этого в QCCS первого поколения генераторы HDAWG подключаются кабелями ZSync к PQSC, а анализаторы UHFQA — к генераторам сигналов кабелями VHDCI (каналы DIO). Каждый канал DIO/ZSync передаёт до 10 сигналов считывания кубитов от UHFQA к PQSC. По каналам ZSync также передаются битовые слова от PQSC к генератору HDAWG для выбора формы сигнала. Таким образом, задержка между последним входящим сигналом на любом UHFQA и первым исходящим сигналом любого генератора HDAWG составляет менее 700 нс. В QCCS второго поколения компоненты напрямую подключаются кабелем ZSync к PQSC, а задержка не превышает 550 нс.

Локальная и глобальная обратная связь с SHFQC

В крупных системах важно объединять функциональность point-to-point связи с преимуществами использования PQSC. За счёт этого достигается уменьшение задержки обратной связи как локального, так и глобального уровней. На рисунке 3 показана схема реализации такой конфигурации на втором поколении QCCS. Каждый контроллер SHFQC используется для управления подгруппой вспомогательных кубитов, подключенных к одной линии считывания. Дополнительные генераторы SHFSG управляют кубитами, не требующими операций сброса во время обработки квантовой схемы, а генераторы сигналов произвольной формы HDAWG позволяют настраивать частоты кубитов и соединителей.

0901Рисунок3

Рисунок 3. Схема конфигурации для реализации одновременных локальных и глобальных операций обратной связи с помощью QCCS.

Компания INSCIENCE является поставщиком продукции Zurich Instruments для квантовых вычислений и квантовой обратной связи.

Теги квантовые технологии квантовая обратная связь Zurich Instruments
Новые статьи
Квантовый генератор случайных чисел со скоростью 100 Гбит/с на основе вакуумных флуктуаций
В статье представлен высокоскоростной квантовый генератор случайных чисел на основе вакуумных флуктуаций в интегральном исполнении. За счёт оптимизации оптоэлектронной архитектуры и применения цифровой постобработки устройство демонстрирует скорость генерации до 100 Гбит/с и высокий уровень помехозащищённости.
Логический квантовый процессор на основе реконфигурируемых массивов атомов
В работе описаны архитектура и принципы построения реконфигурируемого логического квантового процессора с 280 физическими кубитами. Новая система обеспечивает высокую точность одно- и двухкубитных операций, а также гибкость измерений состояний кубитов, удобство построения требуемой топологии связей между кубитами.
Квантовая обратная связь с использованием оборудования Zurich Instruments
В статье описаны конфигурации и характеристики локальной и глобальной квантовой обратной связи при использовании оборудования Zurich Instruments для активного сброса кубитов, масштабируемых квантовых вычислений и квантовой коррекции ошибок.
Улучшения реализаций систем квантового распределения ключей в атмосферных каналах с использованием сверхпроводящих детекторов

В статье рассматриваются последние достижения в решении проблем систем квантового распределения ключей, работающих на длине волны 1550 нм в открытом оптическом канале связи.  Уменьшение влияния солнечной засветки и атмосферной турбулентности достигнуто благодаря сверхпроводящим детекторам.

У Вас особенный запрос?
У Вас особенный запрос?
Весьма часто наши заказчики лучше нас знают, какое оборудование им нужно. В этом случае мы берём на себя общение с производителем, доставку и таможенную очистку, а также все вопросы гарантийного периода. Пожалуйста, заполните эту форму, и мы свяжемся с Вами, чтобы помочь решить любую Вашу задачу. Или позвоните нам по телефону +7(495)199-0-199
Форма заявки
Ваше имя: *
Ваше имя
Ваш e-mail: *
Ваш телефон: *
Ваш телефон
Наши
контакты
г. Москва, ул. Бутлерова, д. 17Б

г. Санкт-Петербург, улица Савушкина 83, корп. 3