La société Spectrum Instrumentation, spécialisée dans la fabrication d’instruments de mesure basés à Großenhansdorf en Allemagne, a annoncé que la startup allemande eleQtron a adopté ses générateurs de signaux arbitraires (AWG) équipés de la fonctionnalité Direct Digital Synthesis (DDS) comme méthode de contrôle des ions pour les ordinateurs quantiques.
Des chercheurs en sciences quantiques à travers le monde s’efforcent de créer des ordinateurs quantiques plus fiables et performants. eleQtron propose une solution novatrice en utilisant des ondes micro-ondes au lieu de lasers pour contrôler des qubits en utilisant des ions piégés. Cela simplifie la conception et permet des réductions significatives en matière de refroidissement et de consommation d’énergie. Cette avancée majeure est réalisée grâce à la technologie DDS de Spectrum, capable de générer jusqu’à 20 porteuses sinusoïdales par sortie.
eleQtron, une entreprise dérivée de l’Université de Siegen, a récemment livré un ordinateur quantique intégrant son processeur quantique breveté MAGIC (MAgnetic Gradient Induced Coupling). Ce processeur se distingue des autres conceptions par son utilisation des micro-ondes pour le contrôle et l’opération des qubits, remplaçant l’utilisation de lasers.
À l’aide de l’ablation laser dans un vide ultrapur, un ensemble d’ions d’Ytterbium (171Yb⁺) est généré. Ce processus permet d’organiser jusqu’à 30 ions dans un registre unique, chacun fonctionnant comme un qubit. La création d’un piège à ions nécessite la combinaison de champs magnétiques et de champs électriques oscillants. Contrairement aux conceptions standards qui ont souvent besoin de lasers pour contrôler avec précision les qubits, ce qui peut être énergivore, le choix des micro-ondes simplifie ce processus.
En combinant la sortie d’un oscillateur haute fréquence avec des signaux de la carte DDS de Spectrum via un mélangeur à bande latérale unique (SSB), un signal d’environ 12,64 GHz est créé. Grâce à l’effet Zeeman induit par le champ magnétique, chaque ion peut être adressé avec une modulation de delta de 3 à 5 MHz, permettant une intégration facile dans un système de piège à ions de type puce.
Confrontés aux limites du matériel AWG existant, les chercheurs d’eleQtron se sont tournés vers Spectrum pour une collaboration. Il est essentiel d’ajuster l’amplitude, le décalage de phase, la largeur d’impulsion et la fréquence des signaux pour contrôler précisément les qubits, ce qui impose une charge importante sur les AWG.
Il a été recommandé d’utiliser l’AWG 16 bits “M4i.66xx série” de Spectrum, reconnu internationalement. Cette carte PCIe offre de 1 à 4 sorties synchronisées, avec un taux de sortie allant jusqu’à 1,25 GS/s et une grande capacité de mémoire. La mémoire peut être segmentée pour la lecture simultanée de plusieurs formes d’onde. Grâce à un pilote optimisé, cette carte permet un taux de transfert de données pouvant atteindre 2,8 Go/s, tout en synchronisant jusqu’à 8 cartes.
L’ajout d’un firmware DDS permet de sortir jusqu’à 20 porteuses sinusoïdales par canal. Chaque noyau DDS peut être programmé en quelques commandes pour ajuster la fréquence, l’amplitude, et d’autres paramètres avec une résolution de 6,4 ns, offrant ainsi une flexibilité cruciale pour l’implémentation de circuits quantiques complexes. Pour eleQtron, cette solution DDS est fondamentale et leur satisfaction envers le soutien technique et la documentation fournie par Spectrum est notable.
Points à retenir
- Spectrum Instrumentation offre des AWG avancés utilisant DDS, soutenant l’innovation dans le domaine quantique.
- eleQtron innove avec son processeur MAGIC, mettant l’accent sur l’utilisation de micro-ondes plutôt que de lasers.
- La technologie DDS permet une approche simplifiée et efficace pour le contrôle des qubits.
- Les performances des AWG de Spectrum garantissent un support technique solide pour les chercheurs en quantique.
- La collaboration entre des industriels et des chercheurs est essentielle pour faire avancer la recherche quantique.
À mesure que nous assisterons à l’évolution des ordinateurs quantiques, il est essentiel de se poser la question suivante : comment ces avancées technologiques influenceront-elles notre quotidien ? Évolution ou révolution, les implications sont vastes, et il est crucial que nous restions attentifs à ces changements.