量子技术供应链中的关键电子设备

在新冠肺炎疫情最严重的时候,“供应链”一词成为了口头常用语。谈论自己购买的户外瓷砖、医药处方或天花板灯具的来源几乎成了一种时尚。西方社会的人们逐渐对这些供应链敏感起来。对一些人来说,对供应链的新关注成为了焦虑的来源。而对另一些人来说,我们的地球变得更加有趣、互联、社交,人们可以想象它被移动的链条覆盖。

控制和读出电子设备
GQI的《全球量子供应链报告(*)》中有一个引人注目的图表,其最后一列几乎完全用红色标示,代表关键性值。请见下图。这一列是控制和读出电子设备,关键性值为4-5。这一数值意味着它是一个显著影响量子平台效能和效率的系统。即使有替代品,也很可能无法提供相同的性能。与影响主要是超导和硅旋转量子计算平台的氦-3关键性值不同,控制和读出电子系统在几乎所有量子计算平台中都有很高的关键性值。

控制和读出电子设备是将量子态转化为实际信息的必要元素。控制逻辑硬件驱动控制平面信号。控制平面信号包括在测量和门操作中用于误差抑制的复杂协议,以及系统初步和持续校准以实现对量子比特的最佳控制。特别是,控制和读出电子设备包括:控制和读出电子设备(控制逻辑 – 硬件):连接器和电缆:建立各种量子组件之间的连接。模数转换器(ADC):将量子系统的模拟信号转换为数字信号。数模转换器(DAC):

为量子系统生成控制信号。I/O块:使不同系统组件之间实现接口对接。逻辑块:实现量子操作所需的数字逻辑。FPGA和ASIC:为量子系统提供实时控制。微控制器:管理量子设置中的整体系统操作。可配置内存:存储量子系统的操作设置。时钟电路:确保量子系统操作的同步。GQI有一个互动的手册(*),可以选择量子技术设备的不同组件,并了解这些组件来源的国家。请见下图。

对于控制和读出电子设备,组件来源国家包括美国(18.8%)、德国(2.7%)、英国(2.2%)、日本(2.0%)、中国(1.1%)、法国(0.1%)、瑞士(0.4%)、芬兰(0.4%)、韩国(0.7%)、立陶宛(0.1%)、加拿大(0.1%)。请见下图。来自GQI的《全球量子供应链报告》:这一关键性分析不仅强调了这些组件组的必要性,还描绘了量子技术生态系统中相互依存和专业化的丰富图景。

它突出显示了必须将关注和资源集中到哪里,以增强量子基础设施中最关键的元素,确保量子平台的持续创新和功能性。创新控制电子设备发展
位于劳伦斯伯克利国家实验室的高级量子测试床(AQT)提供了一种开源的量子控制电子设计,用于超导量子信息处理器,旨在从社区行为中受益。

Zurich Instruments的Quantum System Hub (QHub)是一款新设备,旨在帮助工程师将量子处理器扩展到最多300个超导量子比特的规模。

它具有多达56个Z-sync端口,可通过连接和协调操作其他Zurich Instruments设备(如其SHFQA(量子分析仪)、SHFQC(量子比特控制器)、SHFSG(信号发生器)或HDAWG(任意波形发生器))来同步多达448个微波通道。星型架构对此技术至关重要。作为最关键的量子技术组件,有超过100,000项专利试图在整个量子设备中占据不可缺少的一部分也就不足为奇了。

去年6月,对Qblox的2600万美元投资,确认了控制和读出电子设备以及总部位于代尔夫特的Qblox在该领域的意义。最后,如果有新手对量子技术领域感兴趣,想知道哪些子领域最有前景,关键性也提供了一个指标。(*) GQI的硬件供应链手册基于一种探索原则,以跟踪“假设”场景,通过即时反馈了解所需的量子技术组件进入供应链的方式和数量。

GQI的《全球量子供应链报告》提供了对量子技术供应链组件及其关键性的独特50页深入研究。() GQI的硬件展望报告是当今量子平台需要大规模扩展以实现量子计算的真正商业潜力的50页摘要。