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基于自旋的量子計算

簡介：

基于自旋的量子計算是實現可擴展量子計算機的領先技術。半導體量子點（QD）可用于囚禁單個電荷，而這些單電荷的自旋態則可作為量子比特。蘇黎世儀器公司的量子計算控制系統（QCCS）提供了用于自旋量子態表征，控制和讀出的所有關鍵工具。 QCCS 提供了一種低噪聲，可擴展的解決方案，因此提高了設備的可靠性并簡化了設備控制的復雜度。

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應用簡介測量方案產品優勢相關產品

應用簡介

半導體量子點可以囚禁一些單個的自旋量子比特，其量子態制備和相應的耦合強度可通過控制金屬柵極電壓實現。大的量子點可以用作電荷傳感器來測量作為量子比特的較小量子點。單量子比特的操作可以通過微波帶狀線將振蕩磁場耦合到量子比特來實現。在靠近兩個量子點的金屬柵極上施加短脈沖可實現兩比特門。

測量方案

量子點表征

MFLI 鎖相放大器可用于量子點表征。集成的低噪聲電流放大器能夠放大流過典型量子點的微弱電流，為多個振蕩器設置不同的頻率可從解調信號中同時得到直流電導，低頻電導和柵極跨阻。數字轉換器功能可用于獲取快速電流軌跡，以實現單次自旋量子態讀出。

快速多路復用量子比特控制

HDAWG 多通道任意波形發生器可以產生短脈沖以控制金屬柵極電壓，這些脈沖可用于控制量子點的能級和耦合，并驅動兩比特門。為抵消交叉耦合的影響，一些附加脈沖是必要的。 HDAWG 可用于調制微波源，以實現單量子比特門，多個量子比特也可以通過頻率復用來操作。單邊帶調制方案與內部振蕩器配合使用，可抑制鏡像頻率使頻譜更干凈。

高保真度量子態讀取

使用射頻反射法在高頻段讀取自旋量子態，可以大大提高讀取速度。UHFLI 鎖相放大器可以產生 RF 讀取脈沖并讀取量子點的反射響應，以執行快速和高保真度的單次自旋量子態讀出。使用多路復用測量方案，UHFLI 可同時最多讀取 8 個量子點。解調信號的幅度或相位變化取決于電荷傳感器的復阻抗，因此可以用于測量量子態。

產品優勢

選擇蘇黎世儀器的優勢

QCCS 提供了表征和控制復雜自旋量子系統的所有關鍵組件。

? 高集成度：降低設備復雜度，減輕維護工作

? 多合一：電流放大器，萬用表，鎖定放大器和數字轉換器均可在同一臺儀器上使用。

? 反射式讀出：標準的信號產生和探測功能。無需外部模擬上/下轉換設備

? 降低對隔離和濾波的需求，因此減小了輸入連接器的功耗。

? LabOne API，及 Labber 和 QCoDeS 的驅動程序，可使用戶將其快速集成到現有的控制環境和設備中。

? HDAWG 輸出的高時間分辨率和低噪聲性能，可使用戶實現實現快速的量子比特操作，精確的自旋控制并提高保真度。

? 使用實時定序器運行先進和復雜的實驗。

? 實現多量子比特量子計算：通過多個內部振蕩器和高輸出帶寬，及多路復用技術控制多個量子比特

QCCS 是一項具有長久時效的投資，我們將不斷優化實驗的工作流程和設備的性能。