中國北京，2025年10月15日——全球量子科學家正致力于推動量子計算機向著更可靠、更強大的方向邁進。在此進程中，德國初創企業 eleQtron 推出了一款具有突破意義的量子計算機，其創新之處在于采用微波輻射而非傳統激光操控單個離子阱量子比特(trapped ion qubits），從而帶來了更簡化的設計，并大幅降低了冷卻需求與整體功耗。這一重要進展的實現，得益于采用了 Spectrum 儀器的任意波形發生器。該發生器基于先進的直接數字頻率合成技術（Direct Digital Synthesis，DDS），每路輸出可提供多達20個正弦波載波，為執行精確的量子操作提供了關鍵支持。
eleQtron卓越的MAGIC量子處理器采用微波技術，顯著降低了對冷卻和電力的需求
eleQtron是錫根大學的衍生企業，近期成功交付了一臺搭載其專利技術的 MAGIC（(MAgnetic Gradient Induced Coupling）量子處理器。有別于其它量子處理器，MAGIC的獨特之處在于采用微波輻射而非激光操控量子比特。
系統最初在高真空中通過激光燒蝕生成一串鐿離子（171Yb+），單個寄存器中最多可容納30個離子，每個離子都會被作為一個量子比特。實現量子算法的關鍵在于利用磁場和振蕩電場構建一個保羅阱( 四極離子陷阱）。多數設計方案在此階段使用激光來控制和操縱量子比特，以執行量子門操作。然而，激光法必須精準靶向每一個離子且功耗較高。
eleQtron量子計算機使用了多個MAGIC處理器
相比之下，微波技術在實現上更為簡潔，其功耗約為激光解決方案的五分之一。通過將高頻振蕩源與 Spectrum 儀器的 DDS 輸出卡結合，并采用單邊帶（SSB）混頻器產生約 12.64 GHz 的信號。借助磁場引入的塞曼效應，通過對信號進行 3MHz 至 5 MHz 的增量調制，可實現對每個離子的低串擾“尋址”，且該方法易于與芯片離子阱集成。DDS 輸出卡在此負責生成多音信號，以實現對量子比特的獨立控制與操作。
在量子研究領域，Spectrum 儀器的M4i.6631 任意波形發生器（AWG）獲得了廣泛的應用，該設備能夠生成幾乎任意波形。
在DDS模式下，該板卡每通道可產生多達20個獨立正弦波載波，實現快速簡便的實驗控制。
當原有AWG硬件性能達到瓶頸時，eleQtron團隊選擇與Spectrum儀器合作。為實現對每個量子比特的精確控制，所需生成的信號必須在幅度、相位偏移、脈沖長度及頻率上獨立調節，以滿足實現目標拉比頻率的要求。該頻率是決定量子操作速度的關鍵指標。這些需求對任意波形發生器的性能提出了極高要求。
eQtron團隊最終選用了M4i.66xx系列16位任意波形發生器（AWG），該系列在全球量子研究領域享有盛譽。這些PCIe板卡提供1、2或4個同步通道，最高輸出率達1.25 GS/s，并配備大容量板載內存，支持分段存儲與多波形回放。借助Spectrum優化的驅動程序，系統可實現高達2.8 GB/s的數據傳輸速率，并支持最多8張板卡同步運行。結合附加的DDS固件，每通道可同時輸出多達20個正弦波核心。每個DDS核心均可通過簡單指令對頻率、幅度、相位、頻率斜率及幅度斜率進行獨立的編程，從而在6.4ns的分辨率下實現正弦波的極速切換。這不僅有助于擴展可尋址的量子比特數量，也為構建更復雜量子電路所需的處理器架構提供了靈活性。
關于Spectrum儀器
Spectrum儀器公司成立于1989年，采用獨特的模塊化理念設計并生產了200多種數字化儀和信號發生器產品，其中包括PC卡（PCIe和PXIe）以及獨立的以太網設備（LXI）。在過去的35年間，Spectrum儀器已經贏得了全球眾多客戶的信賴，產品也被眾多行業領軍企業和多所知名大學廣泛使用。Spectrum儀器總部位于德國漢堡附近，旗下產品均可享受長達五年的質保，以及來自工程師團隊的卓越服務。更多詳情，請訪問公司官網www.spectrum-instrumentation.com
