我室实现多量子体系适用操控读出电子学平台
发布人:中科院微观磁共振重点实验室  发布时间:2020-04-18   动态浏览次数:188

 我室实现了一种面向高精度量子态控制需求、适用于多类量子体系的电子学硬件平台。该成果以“An FPGA-Based Hardware Platform for the Control of Spin-Based Quantum Systems”,发表于最新一期科学仪器类权威期刊《IEEE Transactions on Instrumentation and measurement》(2020年度694月刊)。

  对量子态的控制是人类认识微观世界规律和发展前沿量子技术的核心要素。随着量子科技的深入发展,对量子态控制的精度和灵活性提出了更高的要求。为实现这一目标,需要有与之相适应的高性能电子学平台与技术的支持。以自旋量子控制为例,在过去很长一段时间中,进行量子态控制时使用的科学仪器系统大都是利用商用或自制的分立功能设备搭建起来的,各个分立设备通过上位机软件进行协调控制。这类仪器设计受限于各个分立设备的既有功能,使用灵活度低。针对不同的量子实验,往往需要对仪器系统进行重新设计,调试难度大。

  我室秦熙副研究员等人研制成功了一种基于可编程逻辑门阵列的高灵活度电子学硬件平台。该电子学硬件平台实现了任意波形发生、波形数字化、高精度时间序列产生以及高精度时间测量功能的高度集成,并且得益于可编程逻辑门阵列的可编程特点,该硬件平台可以在硬件电路不变的情况下实现对各类实验平台的适用。目前已应用于脉冲电子顺磁共振谱仪、金刚石氮-空位色心体系、离子阱体系、超导量子计算体系和冷原子等量子实验平台,是一种满足多种实验体系需求的高性能通用电子学硬件平台。

  该电子学硬件平台研制过程中形成的关键技术有力支撑了我室承担的国家重大科研仪器设备研制专项《多波段脉冲单自旋磁共振谱仪研制》、中科院科学仪器项目《基于NV色心的生物大分子结构功能研究谱仪研制》和中科院创新团队项目《室温大气纳米磁成像关键技术研发团队》等多个科研项目,也有力支持了相关前沿科学研究进程。

  我室的秦熙和张闻哲是本文共同一作。

  该项研究得到了科技部、中国科学院和安徽省的资助。


  文章链接:https://ieeexplore.ieee.org/document/8689096

  DOI: 10.1109/TIM.2019.2910921