新的射频控制系统如何增强量子计算机

劳伦斯伯克利国家实验室(Berkeley Laboratory)的物理学家和工程师团队成功证明了在室温下实现量子比特控制的低成本高性能射频模块的可行性。他们构建了一系列混合信号的紧凑型射频模块，以提高超导量子处理器控制系统的可靠性。他们的测试证明，模块化设计方法可以降低传统RF控制系统的成本和尺寸，同时仍然提供优于或相当于商用系统的性能。

他们的研究在《科学仪器评论》值得关注，被物理所选为Scilight。它是开源的，已经被其他量子信息科学(QIS)团体采用。该团队预计，射频模块的紧凑设计也可以应用于其他量子位技术。这项研究是在伯克利实验室的先进量子实验平台(AQT)上进行的，这是一个由能源部科学办公室资助的合作研究项目。规模问题

虽然在构造更多量子位的处理器方面已经取得了很大的进展，但最终还需要证明其相对于经典计算机的量子优越性，但量子计算机仍然存在噪音和易出错的问题。每一个额外的量子位都会带来新的复杂性和电气故障的可能性，尤其是在室温下。复杂性和计算能力的增加需要重新考虑一些核心控制元素。

传统的射频控制系统使用模拟电路来控制超导量子位，但会变得庞大而极其复杂，成为潜在的故障点，增加硬件控制的成本。来自伯克利实验室加速器技术和应用物理系(ATAP)的和Yilun Xu研究人员展示了一种控制量子位的新方法，这种方法增强了测试平台用户程序中的其他量子计算项目。

该团队用伯克利实验室建造的系统取代了更大、更昂贵的传统射频控制系统，该系统使用了更小的交互式混合模块。

模块化系统的一个关键方面是提供高分辨率和低噪声的射频信号，用于在室温下操纵和测量超导量子位。要做到这一点，重要的是在电子基带和量子系统之间移动量子位，以操作和测量信号频率。“新模块表现出低噪声和高可靠性，现在已经成为我们在许多不同实验配置中进行微波频率调制/解调的实验室标准，”黄解释说。

利用团队的低噪声RF混频模块，在有限的中频下，将量子系统的电子基带和自然频带之间的带宽移动，研究人员可以使用噪声更低的转换器来获得更好的性能和更低的成本。