Quantencomputing-Steuerungssystem

Im Jahr 2018 führte Zurich Instruments das erste kommerzielle Quantencomputing-Kontrollsystem (QCCS) ein, das zur Kontrolle von mehr als 100 supraleitenden und Spin-Qubits konzipiert wurde. Jede Komponente des QCCS ist so konzipiert, dass sie eine spezifische Rolle bei der Qubit-Kontrolle, Auslesung und Rückkopplung spielt und voll synchronisiert mit den anderen Teilen des Systems arbeitet. LabOne^®, die Kontrollsoftware von Zurich Instruments, ermöglicht einen schnellen Zugriff auf Qubit-Daten und erleichtert die Integration in übergeordnete Software-Frameworks.

Das QCCS von Zurich Instruments unterstützt Forscher und Ingenieure, indem es ihnen ermöglicht, sich auf die Entwicklung von Quantenprozessoren und anderen Elementen des Quanten-Stack zu konzentrieren und gleichzeitig von der fortschrittlichsten klassischen Steuerungselektronik und -software zu profitieren.

Effiziente Arbeitsabläufe, massgeschneiderte Spezifikationen und Funktionalität sowie ein hoher Grad an Zuverlässigkeit sind die von unseren Kunden am meisten geschätzten Eigenschaften.

Die wissenschaftlichen Ergebnisse, die bereits mit dem QCCS erzielt wurden (siehe unten für eine Liste von Veröffentlichungen), sind aus der engen Zusammenarbeit mit einigen der ehrgeizigsten Forschungsgruppen auf diesem Gebiet entstanden. Mit der kürzlichen Einführung des SHFQA-Quantenanalysators wird die zweite Generation von QCCS-Produkten eingeführt, die direkt bei Qubit-Frequenzen arbeiten, eine höhere Dichte und niedrigere Kosten pro Qubit bieten und neue Funktionen bieten, die den neuesten Entwicklungen im Quantencomputing Rechnung tragen.

Hauptmerkmale

Skalierbares Design: Neue Ein- und Ausgänge können jederzeit hinzugefügt werden, und eine hohe Kanaldichte und konsistente Leistung sind für alle Einrichtungsgrößen garantiert.
Produktivitätssteigernde Software: LabOne verbindet Quantenalgorithmen auf Puls-Ebene effizient mit den analogen Signalen des physikalischen Aufbaus.
Auf die Anwendung abgestimmte Hardware-Spezifikationen: geringes Rauschen, hohe Auflösung und große Bandbreite.
Ein durchdachter und getesteter Systemansatz: präzise Synchronisation, zuverlässiger Betrieb.
Rückkopplungsbetrieb: schnelle Datenübertragung im gesamten System, leistungsstarke Decodierfähigkeit.

Systemsteuerung

Bedienung wie ein einziges Gerät
Synchronisierung und Echtzeitbetrieb über das gesamte System
Parallelisierung und Queuing von Aufgaben zur Minimierung von Leerlaufzeiten auf dem Quantengerät
Schnittstellen zu anderen Quantenframeworks

Qubit-Kontrolle

Maximaler Gatter-Güte: geringes Rauschen, hohe Bandbreite, hohe Stabilität
Lösungen für alle typischen Ein- und Zwei-Qubit-Kontrollsignale
Hohe Systemauslastung dank speichereffizienter Sequenzierung

Qubit-Auslesung

Bis zu 64 Qubits pro Instrument
Maximale Auslesegüte
Niedrige Latenzzeit, Echtzeitbetrieb
Analyse von Qutrits und Quads mit Mehrstaatendiskriminierung

Quanten-Feedback

Mehrere unterstützte Konfigurationen: von Einzel-Qubit- bis zu groß angelegten Quantencomputern
Ultra-niedrige Latenzzeit, ab 50 ns
Leistungsstarker Multi-Qubit-Zustandsdecoder

This video provides you with an overview of the QCCS design and functionality. Each of its components is engineered for optimal performance in its respective function, and all of them operate together seamlessly as a system to generate value for quantum computing.

The star architecture of the QCCS allows for accurate and reliable synchronization, global fast feedback for quantum error correction research, and scalability to hundreds of channels. The key role of the QHub Quantum System Hub at the center of the QCCS is highlighted in this video.

Fallstudie

IQM is one of the few companies that can deliver an on-premises quantum computer to a customer today. In November 2021, the company reached a major milestone with the deployment of a 5-qubit system to VTT Technical Research Centre of Finland.

Their endeavours are supported by the Zurich Instruments QCCS, which provides performance-critical features off the shelf and a scaling path towards larger systems. Watch the video to see how Zurich Instruments and IQM work together to build a quantum computer.

Fallstudie

In April 2020, Quantum Inspire went live. As the first European quantum computer in the cloud, it provides access to 2 backends, one with superconducting transmon qubits and one with spin qubits. Both setups are powered by the Zurich Instruments QCCS.

Reliable, stable operation 24/7
Performance-critical features: multiplexed readout, precompensation and interfacing
Full feature set: bring-up, calibration and characterization, no manual re-cabling
Upgrade path to 100 qubits and beyond