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超導(dǎo)量子計(jì)算是實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展容錯(cuò)量子計(jì)算機(jī)最有前途的技術(shù)之一。在過去的二十年中，超導(dǎo)量子計(jì)算取得了巨大的進(jìn)步。全球范圍內(nèi)的大學(xué)實(shí)驗(yàn)室，政府機(jī)構(gòu)和越來越多的私營(yíng)公司均相繼報(bào)導(dǎo)了很多重要的進(jìn)展。隨著該領(lǐng)域研究的高速發(fā)展，各機(jī)構(gòu)更加致力于各自的核心競(jìng)爭(zhēng)力：量子芯片制造，量子芯片表征或量子算法設(shè)計(jì)。

蘇黎世儀器 (Zurich Instruments) 致力于提供全球首個(gè)可擴(kuò)展至 100 個(gè)量子比特及以上的商用量子計(jì)算測(cè)控系統(tǒng) (QCCS)。 QCCS 包含將物理層的量子比特（比如超導(dǎo)電路）連接到量子堆棧中的更高層（運(yùn)行與量子比特類型無關(guān)的算法）所需的硬件和軟件。

我們可以幫助客戶應(yīng)對(duì)哪些挑戰(zhàn)？

━ 量子比特控制：通過產(chǎn)生超低相位噪聲和高帶寬的控制脈沖，利用內(nèi)存高效的定序器，以實(shí)現(xiàn)高保真度量子門操作。

━ 量子態(tài)讀出：?jiǎn)闻_(tái)儀器可實(shí)現(xiàn)多達(dá) 64 個(gè)量子比特的量子態(tài)高保真度、低延遲讀取。

━ 量子態(tài)反饋：通過低時(shí)延的量子態(tài)控制和讀取，實(shí)現(xiàn)單個(gè)量子比特的重置以及全局伴隨式解碼等量子糾錯(cuò)算法。

━ 可擴(kuò)展的量子計(jì)算系統(tǒng)：通過精確時(shí)間同步，低通信延遲及支持高層量子算法的控制軟件，使量子計(jì)算測(cè)控系統(tǒng)可輕松實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展，并在操作上更加便捷， 操作整個(gè)系統(tǒng)類似于操作一臺(tái)儀器。

相關(guān)產(chǎn)品：HDAWG，SHFSG，SHFQA，PQSC

QCCS 代表了控制超導(dǎo)量子處理器的最先進(jìn)技術(shù)。它向用戶提供一個(gè)完全可編程的系統(tǒng)，包括任意波形發(fā)生器 HDAWG，信號(hào)發(fā)生器 SHFSG，量子分析儀 SHFQA 和可編程量子系統(tǒng)控制器 PQSC，及控制軟件 LabOne? 用戶圖形界面  (GUI)， LabOne QCCS 軟件，LabOne 應(yīng)用程序接口 APIs，和常用軟件 QCoDeS 和 Labber 的驅(qū)動(dòng) 。QCCS 的主要功能包括量子芯片表征和初始化、量子門操作、多比特量子態(tài)讀取和反饋。

量子比特的表征和校準(zhǔn)

━ 任務(wù)：測(cè)量量子比特躍遷頻率和讀取頻率，表征量子比特的性能，優(yōu)化單發(fā)讀取保真度。

━ 特點(diǎn)：SHFQA 量子分析儀具有兩個(gè)高速讀取模式適用于測(cè)量諧振腔頻率和量子態(tài)讀取。同樣基于雙超外差技術(shù)的 SHFSG 信號(hào)發(fā)生器具有功能強(qiáng)大的定序器，可實(shí)現(xiàn)單比特量子門的表征和優(yōu)化。

━ 優(yōu)勢(shì)：基于硬件平均功能和時(shí)序執(zhí)行能力，實(shí)現(xiàn)快速多量子比特并行表征和校準(zhǔn)。集成化，高線性度寬頻微波信號(hào)的直接產(chǎn)生縮短了實(shí)驗(yàn)切換時(shí)間降低了實(shí)驗(yàn)的復(fù)雜度，即微波信號(hào)輸出可直接連接至控制線和讀取線。

多量子比特量子處理器的表征和校準(zhǔn)需要花費(fèi)大量的時(shí)間，且多量子態(tài)的并行輸出能力對(duì)量子算法執(zhí)行尤為重要。SHFQA 的諧振腔譜和量子態(tài)讀取模式極大地簡(jiǎn)化了表征實(shí)驗(yàn)，且可直接輸出數(shù)字化的量子態(tài)。SHFSG 高度線性的微波信號(hào)轉(zhuǎn)換特性可實(shí)現(xiàn)保真度單比特門操作。

量子計(jì)算

━ 任務(wù)：優(yōu)化量子門操作的保真度，運(yùn)行含或不含糾錯(cuò)功能的復(fù)雜量子算法，并表征其性能和極限。

━ 特點(diǎn)：SHFSG 信號(hào)發(fā)生器頻率范圍覆蓋直流至 8.5 GHz，可實(shí)現(xiàn)單比特門和兩比特門。SHFSG 的雙超外差技術(shù)保證了低噪聲，無雜散信號(hào)可用于高保真度門操作，無需使用和校準(zhǔn) IQ 混頻器。HDAWG 多通道任意波形發(fā)生器可輸出高達(dá) +18 dBm 的低相噪信號(hào)，結(jié)合 HDAWG-PC 實(shí)時(shí)預(yù)補(bǔ)償選件可用于產(chǎn)生磁通脈沖以實(shí)現(xiàn)高保真度兩比特門操作。

━ 優(yōu)勢(shì)：QCCS 是一款高性能的產(chǎn)品，不斷創(chuàng)新以引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展，以滿足用戶不斷增長(zhǎng)的需求。

復(fù)雜量子算法的實(shí)現(xiàn)依賴于高保真的通用單比特和兩比特門。在超導(dǎo)量子系統(tǒng)中，兩比特門的保真度可能受到磁通脈沖噪聲或參量?jī)杀忍亻T的相位噪聲的限制。 HDAWG 出色的噪聲性能可使用戶實(shí)現(xiàn) 99.9％ 的基于磁通變化的兩比特門保真度。此外，HDAWG-PC 實(shí)時(shí)預(yù)補(bǔ)償選件可最大程度地降低兩比特門中量子信息的泄漏。SHFSG 的輸出頻率覆蓋直流至 8.5 GHz，可直接用于單比特門和兩比特交叉共振門，無需混頻器校準(zhǔn)。

量子態(tài)主動(dòng)重置和伴隨式解碼

━ 任務(wù)：通過改進(jìn)量子比特初始化和糾錯(cuò)提高量子算法性能

━ 特點(diǎn)：通過小型系統(tǒng)的觸發(fā)連接，以及高達(dá) 100 量子比特及以上的系統(tǒng)的 ZSync 和 PQSC 連接，可以實(shí)現(xiàn)低延遲的多設(shè)備通信。 PQSC 為主動(dòng)重置、全局伴隨式解碼和用戶訪問 FPGA 提供寄存器轉(zhuǎn)發(fā)，以支持開發(fā)用戶需要的糾錯(cuò)碼。

━ 優(yōu)勢(shì)：SHFQA 的實(shí)時(shí)量子態(tài)鑒別以及所有控制和讀出儀器（SHFQA、SHFSG 和 HDAWG）的實(shí)時(shí)決策和分支，可通過 PQSC 同步運(yùn)行最先進(jìn)的反饋代碼， 也就是從用于量子比特初始化的快速主動(dòng)重置到表面代碼的全局伴隨式解碼。