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量子计算控制系统

2018 年,苏黎世仪器(Zurich Instruments)推出了首个商业量子计算控制系统 (QCCS),旨在控制100 个以上超导和自旋量子比特。 QCCS 的各组件在量子比特控制,读取和反馈中发挥着特定的作用,并可以以完全同步的方式运行。 LabOne®,苏黎世仪器控制软件,可实现量子比特数据的快速访问, 并便于集成到更高级的软件框架中。

苏黎世仪器(Zurich Instruments)QCCS 为广大的科研工作者和工程师提供了最先进的经典电子控制设备和软件, 因此用户可以更专注于量子处理器和量子堆栈其他元素的开发。

我们以用户的应用价值为中心,向用户提供高效的工作流程,量身定制的性能参数和功能,以及高度的可靠性。

我们与该领域一些顶尖研究小组有着紧密的合作关系,使用 QCCS 取得的详细科研成果请参见下面的出版物清单。 最新推出 SHFQA 量子分析仪是 第二代 QCCS 产品,该产品的运行频率在通常量子比特的谐振频率范围,因而提供了更高的密度和更低的单位量子比特成本。此外,SHFQA 还提供了适用于量子计算最新发展的新功能。

Zurich Instruments QCCS Quantum Computing Control System Logo

 

主要特点

  • 可扩展性设计:高通道密度、可随时添加更多的控制和读取仪器,并保证系统性能的一致性。
  • 提高生产力的软件:用户可以通过 LabOne 使用高级量子算法来控制 QCCS
  • 满足量子技术应用的硬件性能:低噪声,高分辨率和大带宽。
  • 成熟稳健的系统方法:精确同步,可靠运行。
  • 反馈操作:快速的数据传输,强大的解码能力。

系统控制

系统控制

  • 单机操作
  • 整个系统的同步和实时操作
  • 任务并行和队列化运行,以最小化量子设备上的空闲时间
  • 与其他量子框架的接口

量子位控制

量子位控制

  • 获得最大的量子门保真度:低噪声,高带宽,高稳定性
  • 适用于所有典型单比特和两比特控制信号的解决方案
  • 高效的存储排序使系统利用率更高

量子位读出

量子位读出

  • 每台仪器最多可读取 64 个量子位
  • 最高的读出保真度
  • 低延迟,实时操作
  • 多量子态鉴别功能,Qutrit 和 Ququads 分析

量子反馈

量子反馈

  • 支持多种配置:从单量子位到大规模量子计算
  • 低至 50 ns 的超低延迟
  • 强大的多量子态解码器

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QCCS 概述视频

Zurich Instruments - Qubit control for 100 qubits and more

实例

2020 年 4 月,Quantum Inspire上线了。作为云端的第一台欧洲量子计算机,它提供了对 2 个后端接口的访问,一个后端接口为超导 transmon 量子比特,而另一个为自旋量子比特。两种量子比特接口均由 Zurich Instruments QCCS 提供支持。

观看视频 “Building Quantum Inspire (the making of)”

  • 可靠,稳定运行 24/7
  • 关键性能:多路复用读取,预补偿和高级接口功能
  • 完整功能集:调谐,校准和特性描述,无需手动重新布线
  • 不断扩展,升级至控制 100 个至更多的量子比特

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Application Notes

Zurich Instruments

Superconducting Qubit Characterization

Zurich Instruments

Active Reset of Superconducting Qubits

Zurich Instruments

Frequency Up-Conversion for Arbitrary Waveform Generators

Zurich Instruments

Bell State Preparation of Superconducting Qubits

Publications

Bengtsson, A. et al.

Improved success probability with greater circuit depth for the quantum approximate optimization algorithm

Phys. Rev. Applied 14, 034010 (2020)

Rol, M.A. et al.

Fast, high-fidelity conditional-phase gate exploiting leakage interference in weakly anharmonic superconducting qubits

Phys. Rev. Lett. 123, 120502 (2019)

Werninghaus, M. et al.

Leakage reduction in fast superconducting qubit gates via optimal control

Crippa, A. et al.

Gate-reflectometry dispersive readout and coherent control of a spin qubit in silicon

Nat. Commun. 10, 2776 (2019)

Rol, M.A. et al.

A fast, low-leakage, high-fidelity two-qubit gate for a programmable superconducting quantum computer

Phys. Rev. Lett. 123, 120502 (2019)

Bultink, C.C. et al.

General method for extracting the quantum efficiency of dispersive qubit readout in circuit QED

Appl. Phys. Lett. 112, 092601 (2018)

Andersen, C.K. et al.

Entanglement stabilization using ancilla-based parity detection and real-time feedback in superconducting circuits

npj Quantum Inf. 5, 69 (2019)

Guo, X.-Y. et al.

Observation of Bloch oscillations and Wannier-Stark localization on a superconducting processor

npj Quantum Inf. 7, 51 (2021)

Zwerver, A.M.J. et al.

Qubits made by advanced semiconductor manufacturing

arXiv

Marques, J.F. et al.

Logical-qubit operations in an error-detecting surface code

arXiv

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