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  • PQSC 可编程量子系统控制器

  • Zurich Instruments 的可编程量子系统控制器 PQSC,是一款用于操控所有 QCCS 仪器以实现多量子比特 (多达 100 个) 量子计算的控制器。PQSC 提供的 ZSync 低延迟实时通信链,专为量子计算设计
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PQSC 可编程量子系统控制器


                                                        

简介


Zurich Instruments 的可编程量子系统控制器 PQSC,是一款用于操控所有 QCCS 仪器以实现多量子比特 (多达 100 个) 量子计算的控制器。PQSC 提供的 ZSync 低延迟实时通信链,专为量子计算设计:PQSC突破了传统控制方式的局限,使快速自动化量子比特校准的常规化成为现实。PQSC 的 FPGA 型号是功能强大的 Xilinx UltraScale+。直接对 FPGA 进行编程配置,并通过开发经过优化的新信号处理方案,可以实现更为复杂的功能,例如在特定的量子算法和量子计算机架构中进行快速启动和纠错等。

 

PQSC 拥有 18 个 ZSync 接口,用于连接 Zurich Instruments 的 SHFSG 或 HDAWG, 和 SHFQA,分别用于量子比特的控制和读取。UHFQA 可以通过 32 位 DIO 接口与 HDAWG 通信,进而通过 HDAWG 连接到 PQSC。可扩展的架构可用于实现超过 100 个 AWG 通道的精准同步,并提供状态监控,确保量子比特操控的质量和可靠性。ZSync 链路可同步所有仪器并将整个系统时钟控制在亚纳秒量级。ZSync 接口提供了一个双向的数据传递接口,可将量子比特读取结果送至 PQSC 做集中处理,也可发出触发信号控制下位仪器做出同步响应。ZSync 链路具有严格的实时信号特性:所有数据传输的时间精度可准确到一个时钟周期,因而可以实现实验中的快速调试、故障解析和纠错。LabOne 控制软件为用户提供控制所有仪器的高级界面,并支持多种 API,如 Python、LabVIEW™、C、MATLAB®、及 .NET。

 

主要特点


  • 可操控多达 100 个量子比特
  • 可同步多达 18 台 HDAWG, 即 144 个模拟输出通道
  • 通信延时 < 100 ns
  • 用户可编程 FPGA Xilinx® UltraScale+ XCZU15EG-2I
  • LabOne® 控制软件和各种应用开发接口 (API),包括Python、C、MATLAB®、LabVIEW™, 以及 .NET

 

应用


  • 量子计算
  • 量子模拟: 中性原子阱
  • 量子纠错
  • 量子比特主动复位

 

规格:


FPGA

型号

Xilinx® UltraScale+™️ XCZU15EG-2I

系统逻辑单元

747 k

可配置逻辑模块-触发器 (CLB flip-flops)

682 k

可配置逻辑模块-查找表 (CLB LUTs)

341 k

数字信号处理片段数

3528

块存储器 (Block RAM)

26.2 Mb

UltraRAM

31.5 Mb

 

处理器和内存

应用处理器

Quad ARM® Cortex TM-A53 可至 1,333 MHz

实时处理器

Dual ARM® Cortex TM-R5 可至 533 MHz

SDRAM

4 GB DDR4 (包含 ECC)

时钟

输入频率

自动检测 10 MHz / 100 MHz

输入耦合

50 Ω, SMA 接口

输出频率

可切换 10 MHz / 100 MHz

输出幅度

> 1 Vpp,阻抗 50 Ω 

接口和其他

主机连接接口

LAN / Ethernet, 1 Gbit/s
USB 3.0
JTAG
经 USB 2.0 接 Xilinx® ChipScope™️ 

设备连接接口

18 个 ZSync 接口

ZSync 通信带宽

下载 200 MB/s
上传 100 MB/s

ZSync 通信延时

< 100 ns

触发

2 个触发输入,2 个触发输出,
3.3 V TTL, SMA 接口

数字 I/O

32 位, 3.3 V TTL, 通用

 

  • zi_pqsc_leaflet.pdf

    大小:
    2021-05-11 09:49:09
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