SHFQA＋ 8.5GHz 量子分析仪
一、简介：
瑞士Zurich Instruments的SHFQA＋量子分析仪是一款独立单体仪器，具备完整的实时量子态读取功能，最多可读取64个超导和自旋量子比特。SHFQA＋的频率范围为DC - 8.5GHz，瞬时带宽为1GHz，且无需混频器校准。SHFQA＋凭借先进的定序器和低延迟信号处理链，包含匹配滤波和结果关联运算，能够以最佳的信噪比和最低的延迟实现多量子态鉴别。
二、产品特点
主要特点
频率范围：DC - 8.5GHz
1GHz瞬时带宽，无需混频器校准
2或4个读取通道，可读取多达64个量子比特
实时信号处理，包含匹配滤波器和多量子态鉴别
14位输入输出分辨率
4GSa/s输入采样率，6GSa/s输出采样率
控制软件包括：LabOne®和LabOne Q或Python、C、MATLAB®，LabVIEW™和.NET的应用程序接口（API）
产品亮点
①高保真度快速读取
SHFQA＋通过脉冲测量方式来确定被测设备的传输幅度和相位。SHFQA＋通过两种方法最大化信噪比（SNR）：脉冲整形和匹配滤波。使用任意波形发生器进行脉冲整形，即使对于响应速度较慢的设备，也可以最大程度地缩短振铃时间。
②可扩展的量子比特读取仪器
通过任意波形发生器中的存储模块 (最多16个)按时间交错方式读取和触发qubit，qutrit或quaquad的读取。用户可以选择2或4个读取通道，并将2通道版本的积分器的数目从8个扩展到16个。为了实现高集成度，SHFQA＋可以与其他仪器共用操作界面，以实现快速有效的量子比特复位。对于多量子比特系统，可以通过将多个SHFQA＋，SHFSG＋，HDAWG，HDIQ和QHub组合在一起，以形成可扩展的量子计算控制系统（QCCS）。
③无需混频器校准的频率上转换，高达8.5GHz
当读取耦合至相同谐振腔的多个量子比特的量子态时，由于SHFQA＋的双超外差上变频方案采用的是滤波而不是干涉的方法，因此频带更宽，相对于标准的IQ混频方案其线性度更优。SHFQA＋即使只用于输出单一频率，其杂散也低于使用标准的IQ混频方案，因此可实现开机即用。
④量子系统控制软件
LabOne Q控制软件是QCCS的重要组成部分，它可以将SHFQA＋完全整合到新的或现有的设备。SHFQA＋可以完全通过 LabOne 和 API (Python，C，MATLAB®，LabVIEW™ 和 .NET 进行操控。
可选选件 — SHFQA-16W积分权重扩展选件
SHFQA-16W积分权重扩展选件提升了2通道SHFQA＋量子分析仪的读取能力。利用16个积分权重单元，用户可以定义16个匹配滤波器来分析同等数量的读取信号的响应。
主要特点
积分权重单元数目由每通道8个增加到16个
波形存储器数目由每通道8个增加到16个
每个通道可最多读取16个qubit，8个qutrit或5个ququad
三、产品参数
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信号输入
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RF 输入通道数量
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2 或 4
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频率范围
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RF：0.5 - 8.5 GHz
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LF：DC - 800 MHz
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瞬时带宽
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1GHz
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输入阻抗
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50Ω
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输入电压噪声
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< 2.2 nV/√Hz (<-160dBm/Hz) @ -50dBm
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输入范围（dBm）
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RF：-50dBm 至 10dBm
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LF： -30dBm 至 10dBm
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A/D 转换
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14位，4GSa/s
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量子比特测量单元
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匹配滤波器
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4通道选项：16个复数滤波器/读出通道
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2通道选项：8个复数滤波器/读出通道（通过SHFQA＋-16W选件可扩展到16个）
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每个滤波器的每个正交量可包含4096个存储样本
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多量子态鉴别
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最多4个鉴别器
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数据记录仪
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存储容量：219个样本，最多216次平均
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信号监视器
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存储容量：监视1个通道时218个复数样本，监视2个通道时217个样本，监视3或4个通道时216个样本
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平均次数：最多216次平均
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信号输出
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RF 输出通道数
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2 或 4
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频率范围
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RF：0.5 - 8.5 GHz
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LF：DC - 800 MHz
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瞬时带宽
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1.0GHz
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输出阻抗
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50Ω
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输出范围 (dBm)
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RF：-50dBm 至 10dBm
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LF： -30dBm 至 5dBm
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数模转换
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14位，6GSa/s
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读取脉冲发生器
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任意波形发生器数量
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每个读取通道1个（总共2个或4个）
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时序功能
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高级时序（循环，分支），命令表，高级触发控制 (交错读取功能)
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波形存储器模块1
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4通道配置：每通道总容量64kSa，即16个单元，每单元4kSa
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2通道配置：每通道总容量32kSa，即8个单元，每单元4kSa
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2通道配置(包含SHFQA＋-16W选件)：每通道总容量64kSa，即16个单元，每单元4kSa
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振荡器
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所有读取通道共享1个振荡器，振荡器的频率和相位实时可控。仅用于频谱 (Spectroscopy) 模式。
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标记输出通道数
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2
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触发输入通道数
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2
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一般规格
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读取通道数
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2 或 4
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外型尺寸
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449 x 460 x 145 mm（19英寸机架）
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17.6 x 18.1 x 5.7 英寸
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重量
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15公斤（33磅）
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电源供应
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交流电：100V - 240V，50/60 Hz
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连接器
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前后面板上的SMA用于触发，信号和外部时钟
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32位DIO
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2个ZSync接口
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LAN或以太网，1Gbit/s
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USB 3.0
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维护 USB
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1 所有波形存储模块均可自由配置和触发。
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四、应用领域
量子计算应用
单发色散量子态读取
射频反射法读取量子比特
频率复用量子态读取
共振光谱
低延迟和全局反馈式量子纠错
支持的量子比特类型
超导量子比特
自旋量子比特
运用2量子态，3量子态和和4量子态的量子比特
其他应用
放大器噪声表征
第三方IQ混频器校准
五、功能图解
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