AWG 在量子計算中的應用

精度在研究中始終很重要，很少有研究領域需要比量子研究更高的精度。奧地利因斯布魯克大學的量子光學和量子訊息研究所需要一個任意波形發生器（AWG）來為他們的研究生成各種各樣的訊號。

一、無線電頻率

第一個應用是在射頻範圍內應用多頻訊號。每個頻率分量都是使用正弦函數實現的。產生的差分訊號用於同時處理離子量子模擬器中被捕獲的單個離子。離子阱如圖1所示。

該研究所的研究員Christine Maier解釋說：“我們正在對捕獲的冷卻鈣離子進行量子模擬，其中單離子尋址能力至關重要。為此，我們透過聲光偏轉器(AOD) 發送雷射光束。應用於該 AOD晶體的射頻信號的頻率定義了雷射光束的偏轉角，並且它決定了我們線性離子串的離子被尋址。

AWG 現在允許我們產生多頻訊號，即使每個訊號具有任意幅度，這意味著我們現在可以同時處理離子串中的多個離子。這樣做的一個優點是實驗更快，因為我們不需要一個接一個地逐個處理每個離子。

它也為我們開闢了一個完全新的研究領域：以往我們只能在離子鏈中調查不受干擾的能量運輸。然而，藉由解決任意強度的單個離子意味著，我們現在可以創造任意潛在的障礙和學習能源在無序的量子系統中運輸。AWG 甚至允許我們對時變電位進行編程，以研究動態無序現象。”

二、相消干擾 Destructive Interference

第二個應用是透過破壞性干擾消除不需要的混頻項，例如將多頻訊號應用於聲光調製器時，當應用多頻訊號時，會出現幾個和頻和差頻分量，並最終映射到發送的離子上的光訊號上。

這帶來了兩個問題：首先，這會從實際需要的頻率分量中損失功率，其次，混合項可能會達到離子鏈的某些共振頻率並破壞想要模擬的量子模型。

用 Spectrum AWG 使我們能夠透過即時測量和反饋迴路中的破壞性干擾消除這些不需要的項。”由於應用的多樣性，擁有一個易於使用 PC進行編程的 AWG非常重要，這樣輸出就可以輕鬆地針對每種用途進行訂製。

之所以選擇圖 5 所示的 Spectrum M4i.6631-x8，是因為它位於 PCI Express卡上，可以集成到 PC中並由 PC直接驅動。

三、關於 AWG M4i.6631-x8

M4i.6631-x8是高度可配置的，具有兩個 AWG 通道、觸發選項選擇、外部時鐘輸入、多重和門控重放模式、循環功能，甚至可以透過邏輯門組合兩個觸發輸入。

這與高分辨率和 1.25 GS/s的採樣率相結合，使其為現在擁有的項目提供靈活性的合乎邏輯的選擇，更重要的是，只需一台儀器即可滿足未來的任何需求。

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Spectrum AWG 可以以高達 1.25 GS/s的速度從其 4 GB內部儲存器重放加載的波形。使用 16位 D到 A轉換將數字訊號轉換為具有定義偏移和幅度的模擬輸出訊號，以提供模擬現實世界中的精細訊號細節。

任何波形都可以從先前採集的波形重放為從 DC到 400 MHz的計算或模擬波形。它具有獨特的 FIFO流功能，使其能夠一次生成數小時的任意波形，這與其他 AWG不同，後者由於板載內存有限而減少了訊號播放時間。這使得測試能夠在更長的時間內進行。

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