虹科AWG在量子計(jì)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(gè)任意波形發(fā)生器（AWG）來(lái)為他們的研究生成各種各樣的信號(hào)。

01

無(wú)線電頻率

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

該研究所的研究員 Christine Maier解釋說(shuō)：“我們正在對(duì)捕獲的冷卻鈣離子進(jìn)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(guò)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(hào)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(hào)，即使每個(gè)信號(hào)具有任意幅度，這意味著我們現(xiàn)在可以同時(shí)處理離子串中的多個(gè)離子。這樣做的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)更快，因?yàn)槲覀儾恍枰粋€(gè)接一個(gè)地逐個(gè)處理每個(gè)離子。它也為我們開辟了一個(gè)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(yùn)輸。然而，通過(guò)解決任意強(qiáng)度的單個(gè)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(wú)序的量子系統(tǒng)中運(yùn)輸。AWG 甚至允許我們對(duì)時(shí)變電位進(jìn)行編程，以研究動(dòng)態(tài)無(wú)序現(xiàn)象?！?/p>

02

相消干擾Destructive Interference

第二個(gè)應(yīng)用是通過(guò)破壞性干擾消除不需要的混頻項(xiàng)，例如將多頻信號(hào)應(yīng)用于聲光調(diào)制器時(shí)，當(dāng)應(yīng)用多頻信號(hào)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)幾個(gè)和頻和差頻分量，并最終映射到發(fā)送的離子上的光信號(hào)上。這帶來(lái)了兩個(gè)問(wèn)題。首先，這會(huì)從實(shí)際需要的頻率分量中損失功率，其次，混合項(xiàng)可能會(huì)達(dá)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(guò)實(shí)時(shí)測(cè)量和反饋回路中的破壞性干擾消除這些不需要的項(xiàng)?！庇捎趹?yīng)用的多樣性，擁有一個(gè)易于使用PC進(jìn)行編程的AWG非常重要，這樣輸出就可以輕松地針對(duì)每種用途進(jìn)行定制。之所以選擇圖 5 所示的 Spectrum M4i.6631-x8，是因?yàn)樗挥赑CI Express卡上，可以集成到 PC中并由PC直接驅(qū)動(dòng)。

03

關(guān)于AWG M4i.6631-x8

M4i.6631-x8是高度可配置的，具有兩個(gè)AWG通道、觸發(fā)選項(xiàng)選擇、外部時(shí)鐘輸入、多重和門控重放模式、循環(huán)功能，甚至可以通過(guò)邏輯門組合兩個(gè)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(xiàng)目提供靈活性的合乎邏輯的選擇，更重要的是，只需一臺(tái)儀器即可滿足未來(lái)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(dá)1.25 GS/s的速度從其4 GB內(nèi)部存儲(chǔ)器重放加載的波形。使用16位D到A轉(zhuǎn)換將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有定義偏移和幅度的模擬輸出信號(hào)，以提供模擬現(xiàn)實(shí)世界中的精細(xì)信號(hào)細(xì)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(jì)算或模擬波形。它具有獨(dú)特的FIFO流功能，使其能夠一次生成數(shù)小時(shí)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(hào)播放時(shí)間。這使得測(cè)試能夠在更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行。