2024年6月12日訊 ， 創(chuàng)建量子計算機(jī)（QC）的方法有很多,，凱澤斯勞滕理工大學(xué)在Rymax One合作中采用的方法就是創(chuàng)建一個由單個原子組成的陣列,，并將這些原子作為量子位使用,。然而,，其挑戰(zhàn)在于每個原子的定位必須十分精準(zhǔn)。因此,，凱澤斯勞滕理工大學(xué)使用了激光,，并將每個原子都有效地鎖定在激光束中心，如同光鑷陣列一樣,。然而,，對每個激光束的移動進(jìn)行逐點編程需要大量的編程和數(shù)據(jù)。為此,，Spectrum儀器推出了全新的直接數(shù)字頻率合成（DDS）固件選項,，通過幾個簡單的命令就能控制激光的位置。這些命令定義了開始和終止時的參數(shù),，因此避免了大量耗時的數(shù)據(jù)計算,。
物理學(xué)博士Jonas Witzenrath在位于德國凱澤斯勞滕理工大學(xué)的量子實驗裝置前
物理學(xué)博士 Jonas Witzenrath 表示：“該產(chǎn)品對推動我們的研究進(jìn)展產(chǎn)生了巨大的影響。全新的DDS選項不僅使我們?nèi)〉昧丝焖俚倪M(jìn)展,，還能簡化系統(tǒng)的復(fù)雜性,，使我們能夠更加專注于研究。接下來,，我們將通過DDS固件的動態(tài)特性對靜態(tài)二維陣列中的原子進(jìn)行重新排序,。”此外,，Jonas 將使用任意波形發(fā)生器(AWG)來生成理想的紫外激光脈沖,，以精確控制量子位之間的交互?！?/p>
"DDS已經(jīng)成為我們項目中的重要工具,。此外，我們還發(fā)現(xiàn)DDS靈活的特性使它還適用于實驗室的其他功能,，所以這也節(jié)省了我們購買脈沖激光和調(diào)制生成器等其它設(shè)備的費(fèi)用,。為了開發(fā)DDS功能，我們與Spectrum儀器公司展開了密切的合作,。目前,，我們也正在努力擴(kuò)大DDS功能在實驗室研究中的其他用途，使其發(fā)揮最大潛力,?！?/p>
聲光偏轉(zhuǎn)器(紅色箭頭所示)將一個激光束分成多個可控的單束激光,用于捕獲和持有原子
他補(bǔ)充到：“Spectrum旗下的AWG卡模擬性能卓越、內(nèi)存大且傳輸速度非?？?，因此成為了量子研究的首選解決方案。傳輸速度對于實驗而言非常重要，因為在計算重新排列的波形并將其傳輸?shù)娇ㄉ线@段時間實驗必須暫停,。Spectrum儀器的AWG卡憑借卓越的傳輸速度,，使其在同類產(chǎn)品中脫穎而出，這也是該產(chǎn)品在AMO/QC社群中被廣泛使用的主要原因,。此外,，AWG卡的操作速度也尤為重要?？焖貯WG存在數(shù)十毫秒的固有延遲或較大的抖動問題,，這會導(dǎo)致系統(tǒng)在校正和重新校正時不準(zhǔn)確或需要更長的處理時間。DDS固件使Spectrum的AWG能夠在20微秒內(nèi)生成命令,，得益于固有的定時，這些命令實際上是無抖動的,?！?/p>
在一個實驗示例中，Spectrum儀器M4i.6631-x8 AWG卡被用于驅(qū)動一個聲光偏轉(zhuǎn)器（AOD）以產(chǎn)生一個鑷子來捕獲原子,。AOD是通過一個約為82MHz的射頻信號驅(qū)動,。在當(dāng)前設(shè)置中，射頻信號每改變1MHz,，就會使鑷子沿S形頻率斜坡在100μs內(nèi)移動8μm以最小化加熱效應(yīng),。在此期間，信號的幅度將線性地改變以補(bǔ)償光強(qiáng)度的變化,。
DDS固件選項DDS
DDS是通過單個固定頻率參考時鐘生成任意周期正弦波的方法,。該技術(shù)被廣泛使用于信號生成類應(yīng)用中。用戶能夠通過Spectrum儀器提供的DDS選項,，定義每張AWG卡上的23個DDS核心,。這些核心隨后會被發(fā)送至硬件輸出通道。用戶可以對每個DDS核心（正弦波）的頻率,、幅度,、相位、頻率斜率和幅度斜率進(jìn)行編程,。DDS輸出能夠與外部觸發(fā)事件或與分辨率為6.4ns的可編程定時器同步,。
在DDS模式下，AWG可作為多音DDS信號的發(fā)生器,。該設(shè)備內(nèi)置4GB內(nèi)存和快速DMA傳輸模式,，使DDS命令的傳輸速度高達(dá)每秒1000萬條。這種獨特的能力讓用戶能夠通過簡單易用的DDS命令靈活地執(zhí)行用戶自定義斜率（例如S形）以及各種調(diào)制類型（例如FM和AM）,。
廣泛應(yīng)用于量子研究：M4i.6631-x8任意波形發(fā)生器,，采樣速度為1.25 GS/s，分辨率為16位，雙通道
Rymax One QC 設(shè)計
采用光學(xué)鑷子將單個鐿原子懸浮在真空中,，使其處于里德伯態(tài),。Rymax合作專注于量子優(yōu)化問題，例如最大獨立集問題,，以及諸如QAOA或量子退火等算法來尋找解決方案,。這使他們能夠為“模擬”量子計算創(chuàng)建優(yōu)化的硬件。該設(shè)計的一個關(guān)鍵點是動態(tài)控制紫外激光的光,，這需要對不同的射頻信號進(jìn)行完全控制,。在此領(lǐng)域，Spectrum儀器公司多年的經(jīng)驗與積累使其獲得了豐厚的回報,。
