Kit de Control para Instrumentación Cuántica (QICK)
Plataforma de Baja Latencia para Control de Sistemas de Cúbits
El Kit de Control para Instrumentación Cuántica (QICK) constituye un sistema completo de control y lectura para tecnologías de información cuántica, con aplicaciones en computación cuántica, redes cuánticas y sensores cuánticos. Su diseño permite generar, adquirir y procesar señales ultrarrápidas necesarias para experimentos cuánticos de última generación.
Basado en tecnología RFSoC, el QICK establece un puente crucial entre el complejo hardware cuántico y el control digital de alta velocidad, sentando las bases para la próxima generación de experimentos cuánticos escalables.
¿Qué es QICK?
QICK es una plataforma de control de código abierto basada en FPGA para sistemas cuánticos escalables. Combina DAC, ADC y la estructura de FPGA en un único chip.
¿Para qué se utiliza?
QICK se utiliza para controlar qubits superconductores, de iones atrapados, de espín y átomos fríos (AMO), así como para realizar corrección cuántica de errores y retroalimentación, adquirir datos de alta velocidad a partir de la lectura de qubits, y escalar desde el control de un solo qubit hasta sistemas multicanal. QICK también se emplea para el marcado temporal de lecturas simultáneas de detectores mediante su funcionalidad de digitalización, logrando una sincronización interna del sistema a nivel de picosegundos.
¿Por qué es necesario?
Para controlar los qubits superconductores, las señales deben cambiar de frecuencia manteniendo la coherencia de fase y cumpliendo con requisitos de temporización muy precisos. Asimismo, la secuencia completa de pulsos de control debe ser significativamente más rápida que el tiempo de coherencia de cualquier qubit del sistema (normalmente microsegundos), y la latencia entre dos pulsos cualesquiera debe ser controlable (a menudo se requiere latencia cero).
Protocolo White Rabbit para Redes Cuánticas Ultrarrápidas
Dado que las redes cuánticas y los experimentos cuánticos deben medir el movimiento de los fotones y los tiempos de coherencia fotónica con extrema precisión, los investigadores necesitan protocolos de sincronización temporal ultra precisos para cumplir con los exigentes requisitos.
Safran ha integrado la tecnología White Rabbit (WR) de sincronización temporal de subnanosegundos en QICK. Esto permite una comunicación rápida entre placas a través de redes de sincronización temporal (TSN), así como la sincronización de nodos de red cuántica.
QICK – Sistema Modular
RFSoC ZOU216 con front-end analógico modular (RF Principal) y hasta 8 placas secundarias (hasta 4x ENTRADA y 4x SALIDA). RF, DC o Balun (ENTRADA/SALIDA)
Placas Secundarias QICK
Salidas RF (x8)
- Conversión ascendente para operar en 100 MHz – 12 GHz (óptimo 3-8 GHz)
- Rango dinámico: 4 a -56 dBm
- Ganancia y filtrado programables por el usuario mediante software
Salidas CC (x8)
- Control de señales rápidas no moduladas (es decir, impulsos de flujo)
- Generación de señales analógicas referenciadas a tierra dentro de un rango de +2,5 V
- Funciona hasta 1,5 GHz
Entradas RF (x4)
- Amplificar señales de RF de bajo ruido
- Funcionan en 50 MHz – 9 GHz (varias lecturas con multiplexación de frecuencias)
- Rango dinámico: de -60 a -90 dBm
- Ganancia y filtrado programables por el usuario mediante software
Entradas CC (x4)
- Para utilizar como osciloscopio digital/analizador de espectros
- Funciona hasta 1,5 GHz
- Convierte la señal de entrada referenciada a tierra en una señal diferencial
- Ganancia y filtrado programables por el usuario mediante software
Balun Entrada (x2) / Balun Salida (x4)
- Para utilizar como osciloscopio digital/analizador de espectros
- Adquisición y generación directa de señales
- Ruta de señal pasiva sin ganancia ni filtrado activo
- Funciona hasta 9 GHz
Recursos
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CARACTERÍSTICAS
- Control de potencia de RF mediante software
- Entradas y salidas de RF
- Generación de señal
- Secuenciación de pulsos
- Control y realimentación completamente programables
- Memoria DDR de 8 GB
- Disparo y sincronización
- Integración con software de terceros
- Sistema de lectura multiplexada
ESPECIFICACIONES
- Salidas de DAC
- 16 canales: pueden modularse como RF compleja hasta 10 GHz o funcionar sin modular de 0 a 1,5 GHz
- Entradas de RF
- 8 canales: rango de frecuencia de 0,5 a 10 GHz
- Conversión digital descendente (downconversion)
- Salidas de polarización
- 8 canales; ±10 V, basados en DACs de 20 bits
- Ruido ultrabajo: 0,7 nV/√Hz
- Puertos de E/S:
- 6 E/S TTL en conectores SMA
- 8 E/S TTL en conector independiente
- 8 LEDs para visualización de funciones
