論文の概要: FPGA-based feedback control of quantum optics experiments with the open
source software package PyRPL
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.00086v1
- Date: Fri, 29 Sep 2023 18:53:51 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-10-05 06:55:10.606943
- Title: FPGA-based feedback control of quantum optics experiments with the open
source software package PyRPL
- Title（参考訳）: fpgaによるオープンソースソフトウェアパッケージpyrplを用いた量子光学実験のフィードバック制御
- Authors: Leonhard Neuhaus, Micha\"el Croquette, R\'emi Metzdorff, Sheon Chua,
Pierre-Edouard Jacquet, Alexandre Journeaux, Antoine Heidmann, Tristan
Briant, Thibaut Jacqmin, Pierre-Fran\c{c}ois Cohadon, Samuel Del\'eglise
- Abstract要約: PyRPLは、量子光学実験のための自動デジタルフィードバックコントローラの実装を可能にする、オープンソースのソフトウェアパッケージである。
本ソフトウェアは,アナログ入力からループフィルタの応用に至るまで,様々な種類のエラー信号のディジタル生成を実装している。
開発者のコミュニティは、ソフトウェア修正の迅速かつ効率的な実装とテストを提供します。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 32.73124984242397
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We present PyRPL, an open source software package that allows the
implementation of automatic digital feedback controllers for quantum optics
experiments on commercially available, affordable FPGA boards. Our software
implements the digital generation of various types of error signals, from an
analog input through the application of loop filters of high complexity and
real-time gain adjustment for multiple analog output signals, including
different algorithms for resonance search, lock acquisition sequences and
in-loop gain optimization. Furthermore, all necessary diagnostic instruments
such as an oscilloscope, a network analyzer and a spectrum analyzer are
integrated into our software. Apart from providing a quickly scalable,
automatic feedback controller, the lock performance that can be achieved by
using PyRPL with imperfect equipment such as piezoelectric transducers and
noisy amplifiers is better than the one achievable with standard analog
controllers due to the higher complexity of implementable filters and
possibilities of nonlinear operations in the FPGA. This drastically reduces the
cost of added complexity when introducing additional feedback loops to an
experiment. The open-source character also distinguishes PyRPL from commercial
solutions, as it allows users to customize functionalities at various levels,
ranging from the easy integration of PyRPL-based feedback controllers into
existing setups to the modification of the FPGA functionality. A community of
developers provides fast and efficient implementation and testing of software
modifications.
- Abstract（参考訳）: PyRPLは,市販の安価なFPGA基板上で,量子光学実験のための自動デジタルフィードバックコントローラの実装を可能にする,オープンソースのソフトウェアパッケージである。
本ソフトウェアは,共振器探索,ロック取得シーケンス,ループ内ゲイン最適化など,複数のアナログ出力信号に対する高複雑性ループフィルタの適用によるアナログ入力からリアルタイムゲイン調整に至るまで,様々な種類のエラー信号のディジタル生成を実装している。
さらに,オシロスコープ,ネットワークアナライザ,スペクトルアナライザなどの診断機器をソフトウェアに統合した。
高速でスケーラブルな自動フィードバックコントローラを提供する以外に、PyRPLを圧電トランスデューサやノイズアンプなどの不完全な機器で使用することで実現できるロック性能は、実装可能なフィルタの複雑さとFPGAにおける非線形操作の可能性のため、標準的なアナログコントローラで実現できるものよりも優れている。
これにより、実験に追加のフィードバックループを導入する際の複雑さの増加のコストが劇的に削減される。
オープンソースのキャラクタはpyrplと商用ソリューションを区別する。pyrplベースのフィードバックコントローラから既存のセットアップへの簡単な統合からfpga機能の修正まで、さまざまなレベルで機能をカスタマイズできる。
開発者のコミュニティは、ソフトウェア修正の迅速かつ効率的な実装とテストを提供します。
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