Cómo escalar sistemas de control de múltiples qubits

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Control sincronizado de múltiples qubits a escala

Ampliar un sistema de control de múltiples qubits requiere aumentar los recursos de generación de formas de onda, adquisición y control digital, al tiempo que se mantiene la relación entre los canales de hardware y el dispositivo cuántico. Los ingenieros deben asignar los canales de control y lectura a los qubits, acopladores y resonadores de lectura, definir la conectividad del dispositivo y coordinar las secuencias de pulsos en todo el hardware configurado. A medida que se añaden más canales, el sistema debe mantener una sincronización determinista, las relaciones de fase, la coordinación de los disparadores y la adquisición sincronizada, de modo que las operaciones se ejecuten de forma coherente en todos los módulos. La configuración de control también debe mantenerse organizada a medida que se añaden o reasignan recursos. Esto es especialmente importante cuando los experimentos utilizan operaciones de control simultáneas o lectura distribuida, ya que el sistema debe seguir dirigiéndose a los objetos cuánticos correctos, al tiempo que preserva las relaciones temporales definidas por el experimento.

El paso de un control cuántico de un solo chasis a uno con múltiples chasis plantea retos adicionales en materia de sincronización y configuración. Los relojes de referencia, las señales de disparo, los eventos de sincronización y la sincronización del experimento deben extenderse a todos los chasis, al tiempo que el control y la adquisición siguen coordinados. Las diferencias en la sincronización de los disparos, la configuración de los canales, el estado de inicialización o la distribución de los relojes pueden provocar inconsistencias entre los recursos de hardware. Los ingenieros también necesitan escalar el control y la lectura de los qubits sin tener que reconstruir la definición del experimento cada vez que se produce un cambio de hardware. Un marco de configuración coherente ayuda a preservar las correspondencias entre el hardware y los qubits, mientras que la sincronización del control cuántico coordina los relojes, los disparadores y la sincronización entre módulos y chasis. Esto permite un control cuántico escalable al mantener una secuenciación repetible, una conectividad coherente de los dispositivos y una ejecución coordinada de los experimentos a medida que el sistema crece.

Solución escalable de control de múltiples qubits

Amplía el control de múltiples qubits mediante la expansión de los recursos de generación de señales, adquisición, control digital y sincronización, al tiempo que se mantienen las asignaciones de hardware, la conectividad de los dispositivos cuánticos y la sincronización de los experimentos. El sistema de control cuántico de Keysight combina hardware modular de control y lectura con una configuración cuántica que asigna los canales físicos del hardware a qubits, acopladores y resonadores de lectura, y define la conectividad de los dispositivos. A medida que se añaden módulos y chasis adicionales, el hardware de sincronización coordina los relojes, los disparadores y los eventos de sincronización, de modo que la generación de formas de onda, el control y la adquisición permanecen alineados en todo el sistema. Esta arquitectura admite el control cuántico con múltiples chasis, al tiempo que preserva la relación entre los recursos de hardware y los objetos cuánticos que controlan o miden. Los ingenieros pueden ampliar la capacidad de control y lectura sin tener que gestionar cada instrumento de forma independiente ni volver a configurar el sistema para cada experimento. En conjunto, el hardware modular, el marco de configuración y las capacidades de sincronización del control cuántico proporcionan una base escalable para aumentar el número de canales, al tiempo que se mantiene un control y una lectura coordinados de los qubits, una ejecución repetible de los pulsos y un comportamiento coherente del sistema en experimentos cuánticos de mayor envergadura.
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