Spectrum儀器旗下AWG卡在光鑷陣列中將原子定位為量子位

中國北京，2024年6月12日訊 —— 創建量子計算機（QC）的方法有很多，凱澤斯勞滕理工大學在Rymax One合(he)作(zuo)中(zhong)采(cai)用(yong)的(de)方(fang)法(fa)就(jiu)是(shi)創(chuang)建(jian)一(yi)個(ge)由(you)單(dan)個(ge)原(yuan)子(zi)組(zu)成(cheng)的(de)陣(zhen)列(lie)

，並(bing)將(jiang)這(zhe)些(xie)原(yuan)子(zi)作(zuo)為(wei)量(liang)子(zi)位(wei)使(shi)用(yong)。然(ran)而(er)，其(qi)挑(tiao)戰(zhan)在(zai)於(yu)每(mei)個(ge)原(yuan)子(zi)的(de)定(ding)位(wei)必(bi)須(xu)十(shi)分(fen)精(jing)準(zhun)。因(yin)此(ci)，凱(kai)澤(ze)斯(si)勞(lao)滕(teng)理(li)工(gong)大(da)學(xue)使(shi)用(yong)了(le)激(ji)光(guang)，並(bing)將(jiang)每(mei)個(ge)原(yuan)子(zi)都(dou)有(you)效(xiao)地(di)鎖(suo)定(ding)在(zai)激(ji)光(guang)束(shu)中(zhong)心(xin)
，如(ru)同(tong)光(guang)鑷(nie)陣(zhen)列(lie)一(yi)樣(yang)。然(ran)而(er)
，對(dui)每(mei)個(ge)激(ji)光(guang)束(shu)的(de)移(yi)動(dong)進(jin)行(xing)逐(zhu)點(dian)編(bian)程(cheng)需(xu)要(yao)大(da)量(liang)的(de)編(bian)程(cheng)和(he)數(shu)據(ju)。為此，Spectrum儀器推出了全新的直接數字頻率合成（DDS）固件選項，通過幾個簡單的命令就能控製激光的位置。這些命令定義了開始和終止時的參數
，因此避免了大量耗時的數據計算。

物理學博士Jonas Witzenrath在位於德國凱澤斯勞滕理工大學的量子實驗裝置前

物理學博士 Jonas Witzenrath 表示：“該產品對推動我們的研究進展產生了巨大的影響。全新的DDS選項不僅使我們取得了快速的進展，還能簡化係統的複雜性，使我們能夠更加專注於研究。接下來

，我們將通過DDS固件的動態特性對靜態二維陣列中的原子進行重新排序。”此外，Jonas 將使用任意波形發生器(AWG)來生成理想的紫外激光脈衝，以精確控製量子位之間的交互。”

"DDS已經成為我們項目中的重要工具。此外，我們還發現DDS靈活的特性使它還適用於實驗室的其他功能，所以這也節省了我們購買脈衝激光和調製生成器等其它設備的費用。為了開發DDS功能，我們與Spectrum儀器公司展開了密切的合作。目前，我們也正在努力擴大DDS功能在實驗室研究中的其他用途，使其發揮最大潛力。”

聲光偏轉器(紅色箭頭所示)將一個激光束分成多個可控的單束激光,用於捕獲和持有原子

他補充到：“Spectrum旗下的AWG卡模擬性能卓越、內nei存cun大da且qie傳chuan輸shu速su度du非fei常chang快kuai，因yin此ci成cheng為wei了le量liang子zi研yan究jiu的de首shou選xuan解jie決jue方fang案an。傳chuan輸shu速su度du對dui於yu實shi驗yan而er言yan非fei常chang重zhong要yao
，因yin為wei在zai計ji算suan重zhong新xin排pai列lie的de波bo形xing並bing將jiang其qi傳chuan輸shu到dao卡ka上shang這zhe段duan時shi間jian實shi驗yan必bi須xu暫zan停ting。Spectrum儀器的AWG卡憑借卓越的傳輸速度，使其在同類產品中脫穎而出，這也是該產品在AMO/QC社群中被廣泛使用的主要原因。此外
，AWG卡的操作速度也尤為重要。快速AWG存在數十毫秒的固有延遲或較大的抖動問題，這會導致係統在校正和重新校正時不準確或需要更長的處理時間。DDS固件使Spectrum的AWG能夠在20微秒內生成命令，得益於固有的定時，這些命令實際上是無抖動的。”

在一個實驗示例中
，Spectrum儀器M4i.6631-x8 AWG卡被用於驅動一個聲光偏轉器（AOD）以產生一個鑷子來捕獲原子。AOD是通過一個約為82MHz的射頻信號驅動。在當前設置中，射頻信號每改變1MHz

，就會使鑷子沿S形頻率斜坡在100μs內移動8μm以最小化加熱效應。在此期間，信號的幅度將線性地改變以補償光強度的變化。

DDS固件選項DDS

DDS是通過單個固定頻率參考時鍾生成任意周期正弦波的方法。該技術被廣泛使用於信號生成類應用中。用戶能夠通過Spectrum儀器提供的DDS選項，定義每張AWG卡上的23個DDS核心。這些核心隨後會被發送至硬件輸出通道。用戶可以對每個DDS核心（正弦波）的頻率、幅度、相位、頻率斜率和幅度斜率進行編程。DDS輸出能夠與外部觸發事件或與分辨率為6.4ns的可編程定時器同步。

在DDS模式下，AWG可作為多音DDS信號的發生器。該設備內置4GB內存和快速DMA傳輸模式，使DDS命令的傳輸速度高達每秒1000萬條。這種獨特的能力讓用戶能夠通過簡單易用的DDS命令靈活地執行用戶自定義斜率（例如S形）以及各種調製類型（例如FM和AM）。

廣泛應用於量子研究：M4i.6631-x8任意波形發生器，采樣速度為1.25 GS/s，分辨率為16位，雙通道

Rymax One QC 設計

采用光學鑷子將單個鐿原子懸浮在真空中，使其處於裏德伯態。Rymax合作專注於量子優化問題
，例如最大獨立集問題，以及諸如QAOA或量子退火等算法來尋找解決方案。這使他們能夠為“模擬”量子計算創建優化的硬件。該設計的一個關鍵點是動態控製紫外激光的光
，這需要對不同的射頻信號進行完全控製。在此領域，Spectrum儀器公司多年的經驗與積累使其獲得了豐厚的回報。

關於Spectrum儀器

Spectrum儀器公司成立於1989年，采用獨特的模塊化理念設計和生產了200多種數字化儀和發生器產品，其中包括PC卡（PCIe和PXIe）以及獨立的以太網設備（LXI）。三十多年來
，Spectrum儀器的客戶遍布全球
，產品也被眾多行業的領軍企業和知名大學使用。Spectrum儀器總部位於德國漢堡附近，旗下產品均享受5年質保以及來自工程師團隊的卓越服務。更多詳情，請訪問公司官網www.spectrum-instrumentation.com