12-2022

Titelstory
Bild 2: Vereinfachtes Blockdiagramm der Manipulation/Messung von Qbits
position aufhebt. Wenn ein Qbit
gemessen wird, dann hat es mit
der Wahrscheinlichkeit von |α| 2
den Zustand und mit der
Wahrscheinlichkeit von |β| 2 den
Zustand . Das heißt, die Messung
ist abhängig von den komplexen
Amplituden und könnte
über einem zusätzlichen Resonator
oder gar über eine zweite
isolierte Filterschaltung (z.B.
ein Purcell-Filter) indirekt erfolgen,
der mit dem Qbit-Resonator
gekoppelt ist.
Sobald sich ein Qbit bewegt,
entsteht Energie, die sich mit
der Konstante „Plancksches Wirkungsquantum“
[h] = 6,602 x
10 -34 Ws 2 (=Js) und der folgenden
Formel beschreiben lässt:
Die Formel beschreibt die Energie
eines Teilchens durch das
Plancksche Wirkungsquantum
h. Durch Änderung der Position
entsteht Energie, die sich
wiederum mit einer Frequenz
beschreiben lässt:
Auf der anderen Seite lässt
sich feststellen, dass sich die
Qbits durch das Zuführen einer
elektromagnetischen Frequenz
beeinflussen (manipulieren) lassen,
was benötigt wird, um ein
Qbit auf eine bestimmte Grundposition
zu setzen. Diese Beeinflussung
kann auf unterschiedliche
Art und Weise ausgeführt
werden.
Der Generator DG70004
RIGOL hat für genau diese Art
der Manipulation den Generator
DG70004 auf dem Markt
gebracht. Dieser hat eine maximale
IQ-Modulationsbandbreite
von 1,5 GHz und vier Kanäle.
Jeder Kanal hat zwei DC-Ausgänge
und einen AC-Ausgang,
die bis auf 10 ps miteinander
synchronisiert werden können.
Um eine wachsende Anzahl an
Qbits zu lösen, kann man mehrere
Geräte miteinander synchronisieren.
Damit lassen sich bis
zu 224 Kanäle erzeugen, um im
Prinzip über 60 Qbit-Prozessoren
zu steuern. Wie oben beschrieben,
handelt es sich bei Qbits
um ein komplexes System. Die
Ausrichtung eines Qbits ist dreidimensional
in XYZ-Richtung.
Die XY-Manipulation wird demnach
auf der gewünschten Frequenz
zwischen 4 und 12 GHz
(oder höher) mit einer IQ-Bandbreite
von minimal 400 MHz
aufmoduliert (s. Bild 1).
Mit den Inphase- und Quadratur-Komponenten
ist es möglich,
jede gewünschte Amplitude oder
Phase in das Qbit einzugeben.
Hierfür sind sehr kurze Pulse von
10 bis 20 ns bzw. 50 ns notwendig,
die gefiltert werden müssen.
Dabei ergibt sich der beste Kompromiss
zwischen Pulsdauer und
Bandbreite im cos-Filter, was im
DG70004 in der IQ-Modulation
eingestellt werden kann. Die
Auflösung der Amplitude kann
entweder auf 16 Bit erfolgen
oder, falls zur Synchronisation
und Triggerung die AWG-Marker
(zwei pro Kanal) verwendet
werden, reduziert sie sich auf 15
bzw. 14 Bit. Die Z-Ausrichtung
kann beispielsweise dazu dienen,
das Qbit in Grundausrichtung zu
manipulieren.
Der Multikanal-HF-Generator
der Serie DSG5000
Die maximale Ausgangsfrequenz
des DG70004 liegt bei 5
GHz. Die Abtastrate bei 5 GS/s
bzw. interpoliert bei 12 GS/s.
Um eine hochgenaue Signalqualität
zu erzeugen, liegt der
störungsfreie Dynamikbereich
bei -70 dBc. Durch die Sequenzierung
können unterschiedliche
Signalformen kombiniert an den
Qbit-Prozessor gesendet werden.
Falls die Mikrowellenfrequenz
nicht ausreicht, ist es möglich,
mit dem neuen RIGOL Multikanal-HF-Generator
der Serie
DSG5000 die IQ-Bandbreite auf
den gewünschten Träger bis 20
GHz zu mischen.
Der DSG5000 ist ein Multikanal
HF-Generator von 9 kHz bis 20
GHz und ist mit der Kanalanzahl
2, 4, 6 oder 8 erhältlich. Diese
Kanäle können individuell u.
A. auch mit analogen Modulationsformen
(z.B. AM/FM/
PM) betrieben werden. Alternativ
können die HF-Träger der
unterschiedlichen Kanäle auch
mit einer sehr hohen Phasenstabilität
synchron ausgegeben
werden. Die Ausgabe eines CW-
Signals z.B. bei 18 GHz kann
durch das sehr niedrige Phasenrauschen
(1 GHz, -133 dBc/Hz
typ.) optimal zum Mischen der
IQ-Bandbreite des DG70004
verwendet werden.
Mit der Kombination aus HF-
Generator DSG5000, Multifunktionsgenerator
DG70004 und
Oszilloskop DS70504 ist es für
den Kunden möglich, ein eigenes
Testsetup für die Manipulation
und die Analyse aufzubauen
(s. Bild 2) und entsprechend für
das Anwachsen der Prozessorleistung
zu erweitern.
Übrigens: Auch in anderen
Bereichen findet der Multifunktionsgenerator
DG70004
breite Anwendung. Durch die
IQ-Modulationsmöglichkeiten
sowie die Ausgabe reeller
Signale über den AWG ist das
Gerät eine optimale Lösung
für viele Anwendungen. Als
Beispiel können mit den differenziellen
Ausgängen Hochgeschwindigkeitsdatensignale
wie
z.B. Ethernet erzeugt werden.
RIGOL beschreitet auch mit
dieser neuen Messtechnik den
Weg, ein herausragendes Preis/
Leistungs-Verhältnis mit der
gewohnt hohen RIGOL-Qualität
anzubieten. ◄
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