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量子コンピュータコントロールシステム

2018年、Zurich Instrumentsは、100個以上の超伝導およびスピン量子ビットを制御するために設計された、初の商用量子コンピューティング制御システム(QCCS)を発表しました。 QCCSの各コンポーネントは、量子ビットの制御、読み出し、フィードバックにおいて特有の機能を果たすように考案されており、システムの他の部分と完全に同期して動作します。 Zurich Instrumentsの制御ソフトウェアであるLabOne Qは、量子コンピューティングに必要な測定フレームワークでより高レベルのソフトウェアへの統合を容易にします。

Zurich InstrumentsのQCCSは、研究者やエンジニアが量子プロセッサや量子スタックの他の要素の開発に集中することを可能にし、最先端の制御電子機器やソフトウェアの恩恵を受けることができます。

効率的なワークフロー、カスタマイズされた仕様と機能セット、そして高度な信頼性は、お客様に最も評価されている特徴です。

QCCSで得られた科学的な成果(出版物のリストは以下を参照ください)は、この分野で最も熱心な研究グループと親密な協力を証明しています。QCCSは、ミキサーキャリブレーションなしで、量子の周波数で直接動作し、1量子ビットあたりの高密度化と低コスト化を実現し、量子コンピューティングの最新動向を考慮した機能セットを提供することで、成長を続けています。

Zurich Instruments QCCS Quantum Computing Control System Logo

 

主な特徴

  • スケーラブルな設計:いつでも新しい入出力を追加することができ、どのような規模のセットアップでも高いチャネル密度と安定した性能を保証します。
  • 生産性を向上させるソフトウェア:LabOne Qは、高いレベルの量子アルゴリズムと量子デバイスからのアナログ信号を効率的に連携します。
  • アプリケーションにマッチしたハードウェア仕様:低ノイズ、高解像度、広帯域を実現します。
  • 考え抜かれたシステムアプローチ:正確な同期、信頼性の高い動作。
  • フィードバック動作:システム全体への高速なデータ転送、強力なデコード機能。

システム制御

システム制御

  • 単一の機器として動作
  • システム全体での同期とリアルタイム動作
  • タスクの並列化とキュー処理により、量子デバイス上でのアイドル時間を最小化
  • 他の量子フレームワークとのインターフェース

量子ビットコントロール

量子ビットコントロール

  • 最高のゲートフィデリティへのアプローチ:低ノイズ、高帯域、高安定性
  • 一般的な1ビットおよび2ビットの制御信号に対するソリューション
  • メモリ効率の高いシーケンスによる高いシステム使用率

量子ビット読み出し

量子ビット読み出し

  • 1台の装置で最大64量子ビットに対応
  • 最高の読み出し忠実度
  • 低レイテンシー、リアルタイム動作
  • マルチステート識別による量子トリットおよび量子クアッドの解析

量子フィードバック

量子フィードバック

  • 単一量子ビットから大規模量子コンピューティングまで、複数の構成に対応
  • 50 nsまでの短いレイテンシ時間
  • 強力な多量子ビット状態デコーダ

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QCCS概要ビデオ

QCCS Quantum Computing Control System
Zurich Instruments - Qubit control for 100 qubits and more

ケーススタディ

2020年4月、Quantum Inspireが稼働しました。欧州初のクラウド型量子コンピュータとして、超伝導トランスモン量子ビットとスピン量子ビットの2つのバックエンドへのアクセスを提供します。この2つのバックエンドには、Zurich Instruments社のQCCSが搭載されています。

メイキングビデオを見る

  • 信頼性の高い、24時間365日の安定した動作
  • 高パフォーマンスの機能:多重化された読み出し、プリコンペンセーション、インターフェーシング
  • 完全な機能セット:立ち上げ、キャリブレーション、特性評価、手動での再配線不要
  • 100量子ビット以上へのアップグレードパス

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Application Notes

Zurich Instruments

Superconducting Qubit Characterization

Zurich Instruments

Active Reset of Superconducting Qubits

Zurich Instruments

Frequency Up-Conversion for Arbitrary Waveform Generators

Zurich Instruments

Bell State Preparation of Superconducting Qubits

Publications

Bengtsson, A. et al.

Improved success probability with greater circuit depth for the quantum approximate optimization algorithm

Phys. Rev. Applied 14, 034010 (2020)

Rol, M.A. et al.

Fast, high-fidelity conditional-phase gate exploiting leakage interference in weakly anharmonic superconducting qubits

Phys. Rev. Lett. 123, 120502 (2019)

Werninghaus, M. et al.

Leakage reduction in fast superconducting qubit gates via optimal control

Crippa, A. et al.

Gate-reflectometry dispersive readout and coherent control of a spin qubit in silicon

Nat. Commun. 10, 2776 (2019)

Rol, M.A. et al.

A fast, low-leakage, high-fidelity two-qubit gate for a programmable superconducting quantum computer

Phys. Rev. Lett. 123, 120502 (2019)

Bultink, C.C. et al.

General method for extracting the quantum efficiency of dispersive qubit readout in circuit QED

Appl. Phys. Lett. 112, 092601 (2018)

Andersen, C.K. et al.

Entanglement stabilization using ancilla-based parity detection and real-time feedback in superconducting circuits

npj Quantum Inf. 5, 69 (2019)

Guo, X.-Y. et al.

Observation of Bloch oscillations and Wannier-Stark localization on a superconducting processor

npj Quantum Inf. 7, 51 (2021)

Marques, J.F. et al.

Logical-qubit operations in an error-detecting surface code

arXiv

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