論文の概要: SQ-CARS: A Scalable Quantum Control and Readout System

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.01523v3
• Date: Sun, 6 Aug 2023 04:46:08 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-08-09 01:28:52.534644
• Title: SQ-CARS: A Scalable Quantum Control and Readout System
• Title（参考訳）: SQ-CARS:スケーラブルな量子制御と読み出しシステム
• Authors: Ujjawal Singhal, Shantharam Kalipatnapu, Pradeep Kumar Gautam, Sourav Majumder, Vaibhav Venkata Lakshmi Pabbisetty, Srivatsava Jandhyala, Vibhor Singh, and Chetan Singh Thakur
• Abstract要約: SQ-CARSは超伝導量子ビットの制御と測定を行うZCU111評価キットに基づくシステムである。 このシステムはインタラクティブなPythonフレームワークを提供しており、ユーザフレンドリーである。 また、調整可能なローパスフィルタやローテーションブロックのようなオンボードデータ処理も備えており、量子実験のためのロックイン検出と低遅延アクティブフィードバックを可能にする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.304268238836389
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Qubits are the basic building blocks of a quantum processor which require electromagnetic pulses in giga hertz frequency range and latency in nanoseconds for control and readout. In this paper, we address three main challenges associated with room temperature electronics used for controlling and measuring superconducting qubits: scalability, direct microwave synthesis, and a unified user interface. To tackle these challenges, we have developed SQ-CARS, a system based on the ZCU111 evaluation kit. SQ-CARS is designed to be scalable, configurable, and phase synchronized, providing multi-qubit control and readout capabilities. The system offers an interactive Python framework, making it user-friendly. Scalability to a larger number of qubits is achieved by deterministic synchronization of multiple channels. The system supports direct synthesis of arbitrary vector microwave pulses using the second-Nyquist zone technique, from 4 to 9 GHz. It also features on-board data processing like tunable low pass filters and configurable rotation blocks, enabling lock-in detection and low-latency active feedback for quantum experiments. All control and readout features are accessible through an on-board Python framework. To validate the performance of SQ-CARS, we conducted various time-domain measurements to characterize a superconducting transmon qubit. Our results were compared against traditional setups commonly used in similar experiments. With deterministic synchronisation of control and readout channels, and an open-source approach for programming, SQ-CARS paves the way for advanced experiments with superconducting qubits.
• Abstract（参考訳）: Qubitsは、ギガヘルツ周波数範囲の電磁パルスと、制御と読み出しのためにナノ秒の遅延を必要とする量子プロセッサの基本構成要素である。 本稿では,超伝導量子ビットの制御と測定に用いられる室温エレクトロニクスに関連する3つの主な課題,スケーラビリティ,マイクロ波直接合成,統一ユーザインタフェースについて述べる。 これらの課題に対処するため、我々はZCU111評価キットに基づくSQ-CARSを開発した。 SQ-CARSは、スケーラブルで構成可能、フェーズ同期として設計されており、マルチキュービット制御と読み出し機能を提供する。 このシステムは、ユーザフレンドリーなインタラクティブなpythonフレームワークを提供する。 多数のキュービットへのスケーラビリティは、複数のチャネルを決定論的に同期することで実現される。 このシステムは、第2Nyquistゾーン技術を用いて、4GHzから9GHzの任意のベクトルマイクロ波パルスを直接合成する。 また、チューニング可能なローパスフィルタや設定可能なローテーションブロックなどのオンボードデータ処理も備えており、量子実験のためのロックイン検出と低遅延のアクティブフィードバックを可能にする。 すべてのコントロールと読み出し機能は、オンボードのpythonフレームワークを通じて利用できる。 SQ-CARSの性能を検証するため,超伝導トランスモン量子ビットを特徴付けるために,様々な時間領域の測定を行った。 同様の実験でよく用いられる従来の構成と比較した。 制御と読み出しチャネルの決定論的同期、およびプログラミングのオープンソースアプローチにより、sq-carsは超伝導量子ビットを用いた高度な実験の道を開く。

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