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讀取功能，最多可讀取64個超導和自旋量子比特。SHFQA＋的頻率范圍為DC - 8.5GHz，瞬時帶寬為1GHz，且無需混頻器校準。SHFQA＋憑借先進的定序器和低延遲信號處理鏈，包含匹配濾波和結果關聯運算，能夠以最佳的信噪比和最低的延遲實現多量子態鑒別。
二、產品特點
主要特點
頻率范圍：DC - 8.5GHz
1GHz瞬時帶寬，無需混頻器校準
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的應用程序接口（API）
產品亮點
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。使用任意波形發生器進行脈沖整形，即使對于響應速度較慢的設備，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
通過任意波形發生器中的存儲模塊 (最多16個)按時間交錯方式讀取和觸發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目從8個擴展到16個。為了實現高集成度，SHFQA＋可以與其他儀器共用操作界面，以實現快速有效的量子比特復位。對于多量子比特系統，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（QCCS）。
③無需混頻器校準的頻率上轉換，高達8.5GHz
當讀取耦合至相同諧振腔的多個量子比特的量子態時，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，相對于標準的IQ混頻方案其線性度更優。SHFQA＋即使只用于輸出單一頻率，其雜散也低于使用標準的IQ混頻方案，因此可實現開機即用。
④量子系統控制軟件
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有的設備。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積分權重擴展選件
SHFQA-16W積分權重擴展選件提升了2通道SHFQA＋量子分析儀的讀取能力。利用16個積分權重單元，用戶可以定義16個匹配濾波器來分析同等數量的讀取信號的響應。
主要特點
積分權重單元數目由每通道8個增加到16個
波形存儲器數目由每通道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、產品參數
|
信號輸入
|
|
|
RF 輸入通道數量
|
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個復數濾波器/讀出通道
|
|
|
2通道選項：8個復數濾波器/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
|
|
多量子態鑒別
|
最多4個鑒別器
|
|
數據記錄儀
|
存儲容量：219個樣本，最多216次平均
|
|
信號監視器
|
存儲容量：監視1個通道時218個復數樣本，監視2個通道時217個樣本，監視3或4個通道時216個樣本
|
|
|
平均次數：最多216次平均
|
|
信號輸出
|
|
|
RF 輸出通道數
|
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
|
|
數模轉換
|
14位，6GSa/s
|
|
讀取脈沖發生器
|
|
|
任意波形發生器數量
|
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，分支），命令表，高級觸發控制 (交錯讀取功能)
|
|
波形存儲器模塊1
|
4通道配置：每通道總容量64kSa，即16個單元，每單元4kSa
|
|
|
2通道配置：每通道總容量32kSa，即8個單元，每單元4kSa
|
|
|
2通道配置(包含SHFQA＋-16W選件)：每通道總容量64kSa，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。
|
|
標記輸出通道數
|
2
|
|
觸發輸入通道數
|
2
|
|
一般規格
|
|
|
讀取通道數
|
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
|
交流電：100V - 240V，50/60 Hz
|
|
連接器
|
前后面板上的SMA用于觸發，信號和外部時鐘
|
|
|
32位DIO
|
|
|
2個ZSync接口
|
|
|
LAN或以太網，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。
|
四、應用領域
量子計算應用
單發色散量子態讀取
射頻反射法讀取量子比特
頻率復用量子態讀取
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
超導量子比特
自旋量子比特
運用2量子態，3量子態和和4量子態的量子比特
其他應用
放大器噪聲表征
第三方IQ混頻器校準
五、功能圖解
