【虹科案例】虹科任意波形發(fā)生器在量子計算中的應(yīng)用

虹科AWG在量子計算中的應(yīng)用

精度在研究中始終很重要，很少有研究領(lǐng)域需要比量子研究更高的精度。奧地利因斯布魯克大學(xué)的量子光學(xué)和量子信息研究所需要一個任意波形發(fā)生器（AWG）來為他們的研究生成各種各樣的信號。

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無線電頻率

第一個應(yīng)用是在射頻范圍內(nèi)應(yīng)用多頻信號。每個頻率分量都是使用正弦函數(shù)實現(xiàn)的。產(chǎn)生的差分信號用于同時處理離子量子模擬器中被捕獲的單個離子。

該研究所的研究員 Christine Maier解釋說：“我們正在對捕獲的冷卻鈣離子進行量子模擬，其中單離子尋址能力至關(guān)重要。為此，我們通過聲光偏轉(zhuǎn)器 (AOD) 發(fā)送激光束。應(yīng)用于該AOD晶體的射頻信號的頻率定義了激光束的偏轉(zhuǎn)角，并且它決定了我們線性離子串的離子被尋址。AWG 現(xiàn)在允許我們產(chǎn)生多頻信號，即使每個信號具有任意幅度，這意味著我們現(xiàn)在可以同時處理離子串中的多個離子。這樣做的一個優(yōu)點是實驗更快，因為我們不需要一個接一個地逐個處理每個離子。它也為我們開辟了一個完全新的研究領(lǐng)域：以往我們只能在離子鏈中調(diào)查不受干擾的能量運輸。然而，通過解決任意強度的單個離子意味著我們現(xiàn)在可以創(chuàng)造任意潛在的障礙和學(xué)習(xí)能源在無序的量子系統(tǒng)中運輸。AWG 甚至允許我們對時變電位進行編程，以研究動態(tài)無序現(xiàn)象?！?/p>

02

相消干擾Destructive Interference

第二個應(yīng)用是通過破壞性干擾消除不需要的混頻項，例如將多頻信號應(yīng)用于聲光調(diào)制器時，當(dāng)應(yīng)用多頻信號時，會出現(xiàn)幾個和頻和差頻分量，并最終映射到發(fā)送的離子上的光信號上。這帶來了兩個問題。首先，這會從實際需要的頻率分量中損失功率，其次，混合項可能會達到離子鏈的某些共振頻率并破壞想要模擬的量子模型。

使用虹科AWG使我們能夠通過實時測量和反饋回路中的破壞性干擾消除這些不需要的項?！庇捎趹?yīng)用的多樣性，擁有一個易于使用PC進行編程的AWG非常重要，這樣輸出就可以輕松地針對每種用途進行定制。之所以選擇圖 5 所示的 Spectrum M4i.6631-x8，是因為它位于PCI Express卡上，可以集成到 PC中并由PC直接驅(qū)動。

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關(guān)于AWG M4i.6631-x8

M4i.6631-x8是高度可配置的，具有兩個AWG通道、觸發(fā)選項選擇、外部時鐘輸入、多重和門控重放模式、循環(huán)功能，甚至可以通過邏輯門組合兩個觸發(fā)輸入。這與高分辨率和1.25 GS/s的采樣率相結(jié)合，使其為現(xiàn)在擁有的項目提供靈活性的合乎邏輯的選擇，更重要的是，只需一臺儀器即可滿足未來的任何需求。

圖 5：使用的 虹科Spectrum AWG M4i.6631-x8：2 x 1.25 GS/s 16 位 AWG

虹科Spectrum AWG 可以以高達1.25 GS/s的速度從其4 GB內(nèi)部存儲器重放加載的波形。使用16位D到A轉(zhuǎn)換將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為具有定義偏移和幅度的模擬輸出信號，以提供模擬現(xiàn)實世界中的精細信號細節(jié)。任何波形都可以從先前采集的波形重放為從DC到400 MHz的計算或模擬波形。它具有獨特的FIFO流功能，使其能夠一次生成數(shù)小時的任意波形，這與其他AWG不同，后者由于板載內(nèi)存有限而減少了信號播放時間。這使得測試能夠在更長的時間內(nèi)進行。