簡介
SHFPPC
Zurich Instruments SHFPPC 參數泵控制器是一個完全整合的系統,用於操作約瑟夫森參數放大器。利用參數放大的優勢,SHFPPC 可以在量子極限處進行高保真讀數,以測量超導或基於自旋的量子位元。
每個通道都有一個帶有自動電平控制的微波源,以產生所需的高功率和低相位噪聲的泵浦音。為了抑制返回訊號路徑中的殘留泵浦音,每個通道都具有可自動校準的消除電路。該電路的雙向操作支持兩個主要應用用例:在室溫或低溫恆溫器中取消泵浦音。
為了實現最佳的讀出保真度,參量放大器需要在大增益和最大信噪比的點上運行。SHFPPC 可以讓您快速找到最佳操作點,這要歸功於專用的軟體例程以及在一個輸出端口上添加獨立泵和探測音的能力。這還可以實現定期性能監控和重新優化,而無需在測量會話期間重新佈線。
SHFPPC 最好與一個或多個 Zurich Instruments Quantum Analyzer 通道結合使用,例如與SHFQA Quantum Analyzer或SHFQC Qubit Controller 結合使用。SHFPPC 無縫整合到量子計算控制系統 (QCCS) 中,可以通過LabOne Python API、LabOne QCCS 軟體或LabOne 圖形用戶界面進行控制,從而在長時間的實驗週期中實現快速調整和穩定運行。
優點
QCCS 儀器相容性
SHFQA 量子分析儀/ SHFQC 量子位控制器
UHFQA 量子分析儀
應用
約瑟夫森參量放大器的表徵和操作
支援的量子位類型
其他應用
特色
參數放大器的穩定運行
對於參量放大器的操作,具有低相位雜訊和高頻譜純度的高功率泵浦音調是至關重要的。 在SHFPPC的中心是一個微波源,該微波源被優化以在1至12GHz的寬頻率範圍內提供這種泵浦音調。 支持多種參數放大器實現,如行波參數放大器、基於集總元件的約瑟夫遜參數放大器或約瑟夫遜參量轉換器。 自動電平控制單元確保了長期的輸出振幅穩定性。與低溫靈敏度和相位漂移確保了參數放大器的穩定工作條件,以實現最佳讀出保真度。
自動消除散雜泵浦音
讀出返回訊號中的殘餘泵浦音調會損害後續放大步驟的線性度並影響信噪比。 SHFPPC在其訊號調節單元內提供了這種雜散音調的干涉消除,具有自動調諧的振幅和相位。 與點擊按鈕時未校準的情况相比,這允許抑制高達65 dB。
全放大器鏈的快速直觀表徵
識別和保持參數放大器的最佳工作點對於最大化讀出保真度至關重要。 由於專用的軟件例行程式和將探測音調訊號添加到泵浦音調上的可能性,SHFPPC可以讓您在調諧和監測放大器效能時節省時間,而無需重新校準。
此外,當使用系統的量子分析儀通道時,SHFPPC可以自然地整合到量子計算控制系統中,從而實現雜訊表徵、增益量測等。 觸發器輸入和輸出以及數位輸入/輸出(DIO)埠提供了與其他儀器進行實时通信的可能性,以控制效能監測量測的時間。 通過LabOne Python API、LabOne QCCS軟體或LabOne圖形使用者介面的軟體支援,確保了與完整量測框架的無縫整合。
一般
通道數 |
2 或 4 |
方面 |
19” 機架,1U |
重量 |
6.5 kg |
電源 |
交流 90-260 伏,50/60 Hz |
連接器 |
前面板和後面板上的 SMA,用於訊號、觸發、參考時鐘和同步 |
觸發輸入 |
4 |
觸發輸出 |
4 |
泵音產生
頻率範圍 |
1 - 12 GHz |
頻率分辨率 |
1kHz |
輸出相位噪聲 |
-100 dBc/Hz(7 GHz,載波偏移 1 kHz) |
相位穩定性 |
0.1度/小時和<1 度/°C |
電平穩定性 |
<0.01 dB/h和<0.01 dB/°C(帶自動電平控制) |
輸出阻抗 |
50 Ohm |
輸出耦合 |
AC |
多音訊號 |
是的,允許組合泵和探測音 |
讀出訊號調理
頻率範圍 |
5 - 10 GHz |
泵音抑制 |
高達65 dB(基於頻率選擇性功率測量) |
可變衰減器跨度 |
50dB |
可變移相器跨度 |
> 360 deg |
測量功能 |
整合功率檢測器 |
The Zurich Instruments SHFPPC Parametric Pump Controller is a fully integrated system for operating Josephson parametric amplifiers. Leveraging the benefits of parametric amplification, the SHFPPC enables high-fidelity readout at the quantum limit for the measurement of superconducting or spin-based qubits.
Each channel features a microwave source with automatic level control to generate the required pump tone with high power and low phase noise. To suppress the residual pump tone in the return signal path, each channel features a cancellation circuit that can be calibrated automatically. The bi-directional operation of this circuit supports the two main application use cases: cancelling the pump tone at room temperature or in the cryostat.
SHFPPC Parametric Pump Controller
To achieve optimal readout fidelities, parametric amplifiers need to be operated at a point of large gain and maximal signal-to-noise ratio. The SHFPPC lets you find the optimal operation point quickly thanks to dedicated software routines and the ability to add independent pump and probe tones on one output port. This also enables regular performance monitoring and re-optimization without rewiring during a measurement session.
The SHFPPC is best operated in combination with one or more Zurich Instruments Quantum Analyzer channels - for example with the SHFQA Quantum Analyzer or the SHFQC Qubit Controller. The SHFPPC seamlessly integrates into a Quantum Computing Control System (QCCS) and can be controlled through the LabOne Python APIs, the LabOne QCCS Software, or the LabOne graphical user interface, enabling fast tune-up and stable operation during long experiment cycles.
Benefits
QCCS instrumentation compatibility
SHFQA Quantum Analyzer / SHFQC Qubit Controller
UHFQA Quantum Analyzer
Other readout instrumentation is not supported.
Characterization and operation of Josephson parametric amplifiers
Supported qubit types
Other applications
Number of channels | 2 or 4 |
Dimensions | 19” rack, 1U |
Weight | 6.5 kg |
Power supply | AC 90-260 V, 50/60 Hz |
Connectors |
SMA on front and back panel for signals, trigger, reference clock, and synchronization |
Trigger inputs | 4 |
Trigger outputs | 4 |
Frequency range | 1 - 12 GHz |
Frequency resolution | 1 kHz |
Output phase noise |
-100 dBc/Hz (7 GHz, carrier offset 1 kHz) -110 dBc/Hz (7 GHz, carrier offset 10 kHz) -110 dBc/Hz (7 GHz, carrier offset 100 kHz) |
Phase stability | 0.1 deg/h and <1 deg/°C |
Level stability | <0.01 dB/h and <0.01 dB/°C (with automatic level control) |
Output Impedance | 50 Ohm |
Output coupling | AC |
Multi-tone signal | Yes, allows for combined pump and probe tone |
Frequency range | 5 - 10 GHz |
Pump tone suppression | up to 65 dB (based on frequency selective power measurement) |
Span of variable attenuator | 50 dB |
Span of variable phase shifter | > 360 deg |
Measurement features |
Integrated power detector |