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FASQuiC：可扩展自旋量子比特控制的灵活架构
摘要 随着扩展成为大规模量子 (LSQ) 计算的关键问题，硬件控制系统的资源成本将变得越来越高。本文介绍了一种适用于自旋量子位的信号生成紧凑型直接数字合成 (DDS) 架构，该架构在波形精度和同步通道数量方面是可扩展的。该架构可以以 5 GS/s 的速度产生斜坡、频率梳和任意波形生成 (AWG) 的可编程组合，最坏情况下的数字反馈延迟为 76.8 ns。基于 FPGA 的系统具有高度可配置性，并利用比特流切换来实现可扩展校准所需的高灵活性。该架构还提供 GHz 速率多路复用 I/Q 单边带 (SSB) 调制，用于可扩展反射测量。该架构已在 Xilinx ZCU111 FPGA 上的硬件中得到验证，展示了复杂信号的混合以及多路复用控制和测量的频率梳生成的质量。这种设计的主要优势在于提高了数模转换器 (DAC) 频率斜坡的控制能力，与现有的基于 AWG 的架构相比，内存需求降低了几个数量级。单通道硬件非常紧凑，默认配置下，一个 DAC 通道仅占用 2% 的 ZCU111 逻辑资源，为集成反馈、校准和量子误差校正 (QEC) 留下了大量电路资源。
sq-cars：可扩展的量子控制和读数系统
摘要 - Qubits是量子处理器的基本构建块，量子处理器需要Giga Hertz频率范围内的电磁脉冲和纳秒频率的延迟，以进行控制和读数。在本文中，我们解决了与用于控制和测量超导码头的室温电子相关的三个主要挑战：可伸缩性，直接Mi-crowave合成和一个固定的用户界面。为了应对这些挑战，我们开发了基于ZCU111评估套件的系统。SQ-CARS设计为可扩展，可配置和相位同步，提供多数控制和读数功能。该系统提供了交互式Python框架，使其对用户友好。通过确定多个通道的确定性同步来实现对较大Qubits的可伸缩性。该系统支持从4到9 GHz的第二个Nyquist区域技术直接合成任意矢量微波脉冲。它还具有板载数据处理，例如可调的低通滤波器和可配置的旋转块，可实现锁定检测和量子实验的低延迟活动反馈。通过板载Python框架可以访问所有控制和读数功能。为了验证SQ-CARS的性能，我们进行了各种时间域测量值，以表征超导式的Transmon Qubit。我们的结果与类似实验中常用的传统设置进行了比较。通过确定控制和读取通道的确定性同步，以及用于编程的开源方法，SQ-CARS为具有超导码头的高级实验铺平了道路。