論文の概要: Development of a bipolar 50 V output digital-to-analog converter system for ion-shuttling operations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.07363v3
• Date: Mon, 31 Mar 2025 16:31:23 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-01 15:20:31.211739
• Title: Development of a bipolar 50 V output digital-to-analog converter system for ion-shuttling operations
• Title（参考訳）: イオンシャットリング動作用バイポーラ50V出力ディジタルアナログコンバータシステムの開発
• Authors: T. Oshio, R. Nishimoto, T. Higuchi, K. Hayasaka, K. Koike, S. Morisaka, T. Miyoshi, R. Ohira, U. Tanaka,
• Abstract要約: フィールドプログラマブルゲートアレイ (FPGA) を用いたデジタルアナログ変換器 (DAC) システムを開発した。 16チャンネルのアナログ出力、最大更新レートは毎秒16メガ更新(MUPS)、スルーレートは20V/us、帯域幅は200kHzである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: The quantum charge-coupled device (QCCD) is one of the notable architectures to achieve large-scale trapped-ion quantum computers. To realize QCCD architecture, ions must be transported quickly while minimizing motional excitation. High-voltage sources are necessary to achieve such high-quality ion transport through a high secular frequency. In this study, we report the development of a field programmable gate array (FPGA)-based digital-to-analog converter (DAC) system with an output voltage range of +/-50 V and demonstrate its effectiveness in ion transport operations. The device provides 16-channel analog output, maximum update rate of 16 mega updates per second (MUPS), slew rate of 20 V/us, and bandwidth of > 200 kHz. By optimizing the voltage sets with quadratic programming, we experimentally confirmed that this DAC system can achieve more than twice the secular frequency attainable when its output range is restricted to +/-10 V, which is consistent with the fact that scaling all electrode voltages by a factor of 5 will scale the secular frequency by the square root of 5. Since the output range of many commercially available DACs is commonly limited to +/-10 V, this increase is effective for ion shuttling operations, such as transport, split and merge. The developed DAC system has potential to increase the speed of ion transport thereby reducing processing times in QCCD-based quantum computers.
• Abstract（参考訳）: 量子電荷結合デバイス(QCCD)は、大規模に閉じ込められたイオン量子コンピュータを実現するための重要なアーキテクチャの1つである。 QCCDアーキテクチャを実現するには、運動励起を最小化しながらイオンを素早く輸送する必要がある。 高電圧源は、そのような高品質なイオン輸送を高頻度で達成するために必要である。 本研究では,フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)を用いた出力電圧範囲+/-50Vのディジタルアナログ変換器(DAC)システムの開発について報告する。 16チャンネルのアナログ出力、最大更新レートは毎秒16メガ更新(MUPS)、スルーレートは20V/us、帯域幅は200kHzである。 二次計画法を用いて電圧セットを最適化することにより、出力範囲が+/-10 Vに制限された場合、このDACシステムは2倍以上の世俗周波数を達成できることを実験的に確認した。 多くの商用DACの出力範囲は+/-10 Vに制限されているため、この増加は輸送、分割、マージといったイオン遮断操作に有効である。 開発されたDACシステムは、イオン輸送の速度を向上し、QCCDベースの量子コンピュータの処理時間を短縮する可能性がある。

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