量子システムハブ

Zurich Instruments QHubは、量子コンピューティング・コントロール・システム（QCCS）の全コンポーネント間の自動同期と低遅延通信により、スケーラブルな量コンピュータ制御を可能にします。QHubを使用することで、量子コンピューティングにおいて最も汎用的な使用ケースを想定して設計された強力なリアルタイム機能へのハイレベル・ソフトウェア・アクセスが可能になります。

56個のZSyncポートを持つQHubは、最大448個のマイクロ波チャンネルを持つシステムをサポートし、正確なタイミングと安定したゲートと読み出し動作を実現します。中央データ処理により、例えば量子エラー訂正のようなシステム状態のグローバルな情報を必要とするフィードバック手法を、全ての信号処理を含めて550 ns以下のレイテンシで実現します。

デコーディング・アルゴリズムは、Pythonで利用可能なすぐれたプロセス基盤を使って、強力なFPGAコア上に効率的に実装することができます。オプションでFPGAを直接プログラミングすることで、新しいデコーダ・アルゴリズムの開発に柔軟に対応します。

実証済みのシステム拡張性

最大56台の測定器をQHubで同期させることができ、SHFQCのみを使用して最大300個の固定周波数量子ビットの同期読み出しと制御、または最大200個の可変周波数量子ビットの同期読み出しと制御が可能です。既存のシステムに手を加えることなく、ケーブルを1本差し込むだけで新しい装置を追加することができます。

シンプルなフィードバックプログラミング

QCCSにはLabOne Qソフトウェア・インターフェースが付属しており、ユーザーはシステム・レベルでフィードバック操作を制御することができます。LabOne Qは、ユーザーのハイレベルなシーケンスをQCCSの全コンポーネントに対するリアルタイム命令に変換し、PQSCを中心に同期して動作できるようにします。Python APIにより、ユーザーはPQSCを独自のソフトウェアに統合することができます。

忠実度の高いフィードバック動作

QCCSアーキテクチャのスター型構造により、QHubは制御する全ての量子ビットのグローバルな状態を把握することができます。これにより、量子エラー訂正など、システムの状態に関するグローバルな情報を必要とするフィードバック手法が可能になります。低レイテンシのグローバル・フィードバックは、SHFQC量子ビット・コントローラ内部のローカル・フィードバック動作によって、レイテンシはさらに短縮されます。QHubの強力なFPGAコアを使って、ユーザーは高度なクローズドループフィードバックアルゴリズムを作成することができます。

信頼性の高い同期

ZSyncインターフェースは、システムの同期に必要なすべてのクロックとタイミング信号を分配します。自動化されたキャリブレーション手順により、再起動や環境条件の変化にも同期が安定します。遅延キャリブレーションの必要なく、数週間の運用が可能です。

QHubはHDAWG、SHFQC、SHFSG、SHFQAのどの組み合わせにも対応します。UHFQAとの互換性はありません。HDAWGとUHFQAの組み合わせでは、同期とフィードバックのためにPQSCを使用することを推奨します。