SHFQA+ 8.5GHz 量子分析儀

SHFQA＋ 8.5GHz 量子分析儀

一、簡介：

瑞士Zurich Instruments的SHFQA＋量子分析儀是一款獨立單體儀器，具備完整的實時量子態(tài)讀取功能，最多可讀取64個超導(dǎo)和自旋量子比特。SHFQA＋的頻率范圍為DC - 8.5GHz，瞬時帶寬為1GHz，且無需混頻器校準(zhǔn)。SHFQA＋憑借先進的定序器和低延遲信號處理鏈，包含匹配濾波和結(jié)果關(guān)聯(lián)運算，能夠以最佳的信噪比和最低的延遲實現(xiàn)多量子態(tài)鑒別。

二、產(chǎn)品特點

主要特點

頻率范圍：DC - 8.5GHz

1GHz瞬時帶寬，無需混頻器校準(zhǔn)

2或4個讀取通道，可讀取多達64個量子比特

實時信號處理，包含匹配濾波器和多量子態(tài)鑒別

14位輸入輸出分辨率

4GSa/s輸入采樣率，6GSa/s輸出采樣率

控制軟件包括：LabOne®和LabOne Q或Python、C、MATLAB®，LabVIEW™和.NET的應(yīng)用程序接口（API）

產(chǎn)品亮點

①高保真度快速讀取

SHFQA＋通過脈沖測量方式來確定被測設(shè)備的傳輸幅度和相位。SHFQA＋通過兩種方法最大化信噪比（SNR）：脈沖整形和匹配濾波。使用任意波形發(fā)生器進行脈沖整形，即使對于響應(yīng)速度較慢的設(shè)備，也可以最大程度地縮短振鈴時間。

②可擴展的量子比特讀取儀器

通過任意波形發(fā)生器中的存儲模塊 (最多16個)按時間交錯方式讀取和觸發(fā)qubit，qutrit或quaquad的讀取。用戶可以選擇2或4個讀取通道，并將2通道版本的積分器的數(shù)目從8個擴展到16個。為了實現(xiàn)高集成度，SHFQA＋可以與其他儀器共用操作界面，以實現(xiàn)快速有效的量子比特復(fù)位。對于多量子比特系統(tǒng)，可以通過將多個SHFQA＋，SHFSG＋，HDAWG，HDIQ和QHub組合在一起，以形成可擴展的量子計算控制系統(tǒng)（QCCS）。

③無需混頻器校準(zhǔn)的頻率上轉(zhuǎn)換，高達8.5GHz

當(dāng)讀取耦合至相同諧振腔的多個量子比特的量子態(tài)時，由于SHFQA＋的雙超外差上變頻方案采用的是濾波而不是干涉的方法，因此頻帶更寬，相對于標(biāo)準(zhǔn)的IQ混頻方案其線性度更優(yōu)。SHFQA＋即使只用于輸出單一頻率，其雜散也低于使用標(biāo)準(zhǔn)的IQ混頻方案，因此可實現(xiàn)開機即用。

④量子系統(tǒng)控制軟件

LabOne Q控制軟件是QCCS的重要組成部分，它可以將SHFQA＋完全整合到新的或現(xiàn)有的設(shè)備。SHFQA＋可以完全通過 LabOne 和 API (Python，C，MATLAB®，LabVIEW™ 和 .NET 進行操控。

可選選件 — SHFQA-16W積分權(quán)重擴展選件

SHFQA-16W積分權(quán)重擴展選件提升了2通道SHFQA＋量子分析儀的讀取能力。利用16個積分權(quán)重單元，用戶可以定義16個匹配濾波器來分析同等數(shù)量的讀取信號的響應(yīng)。

主要特點

積分權(quán)重單元數(shù)目由每通道8個增加到16個

波形存儲器數(shù)目由每通道8個增加到16個

每個通道可最多讀取16個qubit，8個qutrit或5個ququad

三、產(chǎn)品參數(shù)

信號輸入
RF 輸入通道數(shù)量	2 或 4
頻率范圍	RF：0.5 - 8.5 GHz
	LF：DC - 800 MHz
瞬時帶寬	1GHz
輸入阻抗	50Ω
輸入電壓噪聲	< 2.2 nV/√Hz (<-160dBm/Hz) @ -50dBm
輸入范圍（dBm）	RF：-50dBm 至 10dBm
	LF： -30dBm 至 10dBm
A/D 轉(zhuǎn)換	14位，4GSa/s
量子比特測量單元
匹配濾波器	4通道選項：16個復(fù)數(shù)濾波器/讀出通道
	2通道選項：8個復(fù)數(shù)濾波器/讀出通道（通過SHFQA＋-16W選件可擴展到16個）
	每個濾波器的每個正交量可包含4096個存儲樣本
多量子態(tài)鑒別	最多4個鑒別器
數(shù)據(jù)記錄儀	存儲容量：219個樣本，最多216次平均
信號監(jiān)視器	存儲容量：監(jiān)視1個通道時218個復(fù)數(shù)樣本，監(jiān)視2個通道時217個樣本，監(jiān)視3或4個通道時216個樣本
	平均次數(shù)：最多216次平均
信號輸出
RF 輸出通道數(shù)	2 或 4
頻率范圍	RF：0.5 - 8.5 GHz
	LF：DC - 800 MHz
瞬時帶寬	1.0GHz
輸出阻抗	50Ω
輸出范圍 (dBm)	RF：-50dBm 至 10dBm
	LF： -30dBm 至 5dBm
數(shù)模轉(zhuǎn)換	14位，6GSa/s
讀取脈沖發(fā)生器
任意波形發(fā)生器數(shù)量	每個讀取通道1個（總共2個或4個）
時序功能	高級時序（循環(huán)，分支），命令表，高級觸發(fā)控制 (交錯讀取功能)
波形存儲器模塊1	4通道配置：每通道總?cè)萘?4kSa，即16個單元，每單元4kSa
	2通道配置：每通道總?cè)萘?2kSa，即8個單元，每單元4kSa
	2通道配置(包含SHFQA＋-16W選件)：每通道總?cè)萘?4kSa，即16個單元，每單元4kSa
振蕩器	所有讀取通道共享1個振蕩器，振蕩器的頻率和相位實時可控。僅用于頻譜 (Spectroscopy) 模式。
標(biāo)記輸出通道數(shù)	2
觸發(fā)輸入通道數(shù)	2
一般規(guī)格
讀取通道數(shù)	2 或 4
外型尺寸	449 x 460 x 145 mm（19英寸機架）
	17.6 x 18.1 x 5.7 英寸
重量	15公斤（33磅）
電源供應(yīng)	交流電：100V - 240V，50/60 Hz
連接器	前后面板上的SMA用于觸發(fā)，信號和外部時鐘
	32位DIO
	2個ZSync接口
	LAN或以太網(wǎng)，1Gbit/s
	USB 3.0
	維護 USB
1 所有波形存儲模塊均可自由配置和觸發(fā)。

四、應(yīng)用領(lǐng)域

量子計算應(yīng)用

單發(fā)色散量子態(tài)讀取

射頻反射法讀取量子比特

頻率復(fù)用量子態(tài)讀取

共振光譜

低延遲和全局反饋式量子糾錯

支持的量子比特類型

超導(dǎo)量子比特

自旋量子比特

運用2量子態(tài)，3量子態(tài)和和4量子態(tài)的量子比特

其他應(yīng)用

放大器噪聲表征

第三方IQ混頻器校準(zhǔn)

五、功能圖解