Quantum System Hub

Il QHub di Zurich Instruments consente il controllo scalabile dei processori quantistici attraverso la sincronizzazione automatica e la comunicazione a bassa latenza tra tutti i componenti di un Sistema di controllo del calcolo quantistico (QCCS). Fornisce un accesso software di alto livello a potenti funzionalità in tempo reale progettate per i casi d'uso più pervasivi del Quantum computing.

Con 56 porte ZSync, il QHub supportasistemi con un massimo di 448 canali a microonde per operazioni di gate e readout stabili e temporizzate con precisione. L'elaborazione centrale dei dati consente metodi di feedback che richiedono informazioni globali sullo stato del sistema, ad esempio per la correzione degli errori quantistici, con una latenza fino a 550 ns, compresa l'elaborazione del segnale.

Gli algoritmi di decodifica possono essere implementati in modo efficiente su un potente core FPGA utilizzando un'infrastruttura di elaborazione pronta accessibile in Python. La programmazione diretta opzionale dell'FPGA offre la flessibilità necessaria per sviluppare nuovi algoritmi di decodifica.

Scalabilità del sistema comprovata

Attraverso un QHub è possibile sincronizzare fino a 56 strumenti, per ottenere la lettura e il controllo coordinati di fino a 300 qubit a frequenza fissa utilizzando solo gli SHFQC, o fino a 200 qubit a frequenza sintonizzabile. È possibile aggiungere nuovi strumenti collegando un cavo senza dover modificare il sistema esistente.

Programmazione semplificata del feedback

Il QCCS viene fornito con l'interfaccia software LabOne Q che consente agli utenti di controllare le operazioni di retroazione a livello di sistema. LabOne Q traduce la sequenza di alto livello dell'utente in istruzioni in tempo reale per tutti i componenti del QCCS, in modo che possano operare in sincronia, con QHub al centro. Un'API Python offre agli utenti la piena flessibilità di integrare QHub nel proprio software.

Operazioni di feedback ad alta fedeltà

Grazie alla topologia a stella dell'architettura QCCS, QHub è in grado di valutare lo stato globale di tutti i qubit che controlla. Ciò consente di utilizzare metodi di feedback che richiedono una conoscenza globale dello stato del sistema, come la correzione degli errori quantistici. Il feedback globale a bassa latenza è integrato da operazioni di feedback locale all'interno del Qubit Controller SHFQC con una latenza ulteriormente ridotta. Il potente core FPGA di QHub consente all'utente di creare algoritmi avanzati di feedback con closed-loop, ottenendo una latenza bassa e deterministica.

Sincronizzazione affidabile

L'interfaccia ZSync distribuisce tutti i clock e i segnali di temporizzazione necessari per sincronizzare il sistema. Le procedure di calibrazione automatizzate rendono la sincronizzazione stabile anche in caso di riavvio e di cambiamento delle condizioni ambientali. È possibile contare su settimane di funzionamento senza la necessità di ripetere la calibrazione.

QHub è compatibile con qualsiasi combinazione di HDAWG, SHFQC, SHFSG o SHFQA. Non è compatibile con l'UHFQA. Per le combinazioni di HDAWG e UHFQA, si raccomanda di utilizzare il PQSC per la sincronizzazione e il feedback.