量子研究

Building a deterministic multi-channel precision signal generation system

量子研究

量子ビットのトリガに最適な柔軟性の高い、低ノイズ信号

デターミニスティック・マルチチャンネル・プレシジョン信号生成システムの構築

世界中の量子コンピューティングの研究者は、単一量子ビット設計による概念実証の段階から、複雑な多量子ビット設計を使用した動作原理の検証へと、急速に実験の規模を拡大しつつあります。IBMが新たに50量子ビット・システムを始動させたことを受けて、量子コンピュータの真の実用化に向けて世界が動き始めています。それでも、量子コンピューティングが依然克服すべき問題点を抱えていることに変わりはありません。現在の量子システムは想像を絶するほど複雑であり、実用化は容易ではありません。それぞれの量子ビットを観測するために、正確にタイミングのとれたRFパルス制御信号のシーケンスが必要だからです。一般的には、これらの信号を生成するために、特にAWGが必要になるというわけではありません。ただし、研究者はあくまでもスケーラブルな方法で、マルチチャンネルの高精度な決定論的信号生成システムを構築する必要があります。

信頼性の高い高精度な信号源を求めて

量子研究者が直面している最も困難な問題の1つは、彼らが取り組んでいる技術の種類に関わらず、量子ビットの挙動を把握し評価するために、きわめて精度の高い信号を印可する必要があることです。この分野では最小要素のわずかな誤差が実験全体に影響するため、高精度信号を制御することが時間の節約、反復テストの効率化につながります。当社のAWG5200シリーズは、優れた信号品質とクラス最高のサンプル・レートとメモリ容量を備えており、業界トップクラスの信号生成ソリューションを提供します。

一般的なセットアップとしては、まずIQを生成する信号源を用意します。生成された信号をさらに別のシステムに転送し、増幅(または減衰)やアップ・コンバージョンを行います。トリガ・システムもよく使用されます。

拡張性の問題を克服する

単一の量子ビットを適切に制御するだけでも、AWGのチャンネルを3つ使用する必要があります。さらに今後、研究対象とする量子ビットの数がさらに増えることが見込まれる場合には、チャンネルあたりのコストと拡張性を十分に考慮しながら、最適な量子コンピューティング測定ソリューションを選択しなければなりません。AWG5200シリーズは、優れた同期性能とクロストーク特性を持つ8つのチャンネルを備えながら、低価格のチャンネル単価を実現しています。複数台の機器/複数チャンネルの同期を前提としたシステムの構築にも最適です。

IBMの7量子ビット・デバイス(写真提供: International Business Machines Corporation)

テスト・セットアップの簡素化

世界で最も複雑な量子システムを扱っているからといって、計測器のセットアップまで複雑である必要はありません。AWG5200シリーズの豊富な波形生成プラグインは、従来からの当社のAWGソフトウェアとの互換性が完全に保たれているため、セットアップのプロセスを新たに習得する必要がありません。さらに、MATLABスクリプトを使用してテストのセットアップを自動化できるため、簡単な手順で包括的なセットアップが行えます。

IBMが開発した50量子ビット・システムの低温保持装置(写真提供: International Business Machines Corporation)

キーワード:量子コンピューティング,マルチチャンネル波形生成,デターミニスティック・マルチチャンネル高精度信号生成,高忠実度,高精度シグナル・ソース

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