PQSC 可編程量子系統控制器
簡介
Zurich Instruments 的可編程量子系統控制器 PQSC，是一款用于操控所有 QCCS 儀器以實現多量子比特 (多達 100 個) 量子計算的控制器。PQSC 提供的 ZSync 低延遲實時通信鏈，專為量子計算設計：PQSC突破了傳統控制方式的局限，使快速自動化量子比特校準的常規化成為現實。PQSC 的 FPGA 型號是功能強大的 Xilinx UltraScale+。直接對 FPGA 進行編程配置，并通過開發經過優化的新信號處理方案，可以實現更為復雜的功能，例如在特定的量子算法和量子計算機架構中進行快速啟動和糾錯等。
PQSC 擁有 18 個 ZSync 接口，用于連接 Zurich Instruments 的 SHFSG 或 HDAWG, 和 SHFQA，分別用于量子比特的控制和讀取。UHFQA 可以通過 32 位 DIO 接口與 HDAWG 通信，進而通過 HDAWG 連接到 PQSC。可擴展的架構可用于實現超過 100 個 AWG 通道的精準同步，并提供狀態監控，確保量子比特操控的質量和可靠性。ZSync 鏈路可同步所有儀器并將整個系統時鐘控制在亞納秒量級。ZSync 接口提供了一個雙向的數據傳遞接口，可將量子比特讀取結果送至 PQSC 做集中處理，也可發出觸發信號控制下位儀器做出同步響應。ZSync 鏈路具有嚴格的實時信號特性：所有數據傳輸的時間精度可準確到一個時鐘周期，因而可以實現實驗中的快速調試、故障解析和糾錯。LabOne 控制軟件為用戶提供控制所有儀器的高級界面，并支持多種 API，如 Python、LabVIEW™、C、MATLAB®、及 .NET。
主要特點
- 可操控多達 100 個量子比特
- 可同步多達 18 臺 HDAWG, 即 144 個模擬輸出通道
- 通信延時 < 100 ns
- 用戶可編程 FPGA Xilinx® UltraScale+ XCZU15EG-2I
- LabOne® 控制軟件和各種應用開發接口 (API)，包括Python、C、MATLAB®、LabVIEW™， 以及 .NET
應用
- 量子計算
- 量子模擬: 中性原子阱
- 量子糾錯
- 量子比特主動復位
規格：
FPGA
| 型號 | Xilinx® UltraScale+™? XCZU15EG-2I |
| 系統邏輯單元 | 747 k |
| 可配置邏輯模塊-觸發器 (CLB flip-flops) | 682 k |
| 可配置邏輯模塊-查找表 (CLB LUTs) | 341 k |
| 數字信號處理片段數 | 3528 |
| 塊存儲器 (Block RAM) | 26.2 Mb |
| UltraRAM | 31.5 Mb |
處理器和內存
| 應用處理器 | Quad ARM® Cortex TM-A53 可至 1,333 MHz |
| 實時處理器 | Dual ARM® Cortex TM-R5 可至 533 MHz |
| SDRAM | 4 GB DDR4 (包含 ECC) |
時鐘
| 輸入頻率 | 自動檢測 10 MHz / 100 MHz |
| 輸入耦合 | 50 Ω, SMA 接口 |
| 輸出頻率 | 可切換 10 MHz / 100 MHz |
| 輸出幅度 | > 1 Vpp，阻抗 50 Ω |
接口和其他
| 主機連接接口 | LAN / Ethernet, 1 Gbit/s |
| 設備連接接口 | 18 個 ZSync 接口 |
| ZSync 通信帶寬 | 下載 200 MB/s |
| ZSync 通信延時 | < 100 ns |
| 觸發 | 2 個觸發輸入，2 個觸發輸出， |
| 數字 I/O | 32 位, 3.3 V TTL, 通用 |
