Измерительная платформа на 16 модулей Rigol M1103B

Решение для измерительно-управляющей системы SPQ предназначено для сложных физических экспериментов и отличается модульной архитектурой, которая разделена на платформу, сервисный модуль и модуль синхронной синхронизации (синхронизирующих импульсов). Пользователи могут гибко настраивать необходимые сервисные модули в соответствии с требованиями эксперимента, чтобы создавать различные типы сложных экспериментальных систем. Такая модульная архитектура также упрощает модернизацию и расширение системы по мере необходимости. Обладая отраслевой лидирующей плотностью интеграции, система поддерживает быстрое развертывание систем микроволнового управления и измерений на 100 или 1000 каналов.

Цифровое измерение и управление – полностью цифровая архитектура, сигналы измерения и управления с низким уровнем шума генерируются с использованием комбинированных технологий, что позволяет избежать сложной IQ-калибровки в традиционных системах со смешением частот.

Более высокая частота дискретизации – формирование радиочастотных управляющих сигналов во второй зоне Найквиста с максимальной частотой дискретизации 10 Гвыб/с для передающих каналов и 5 Гвыб/с для приёмных каналов.

Гибкая конфигурация – модульная конструкция позволяет пользователям гибко настраивать систему в соответствии с требованиями. Доступные модули включают: модуль анализа считанных данных, микроволнового управления, быстрого смещения (fast bias), цифровой синхронизации и другие.

Конвергентные вычисления – мост PXIe-to-PCIe позволяет серверу управлять сервисными платами измерительно-управляющей системы через PCIe и поддерживает удалённые оптоволоконные соединения. Собранные данные могут передаваться на серверы через DMA с низкой задержкой и высокой пропускной способностью.

Высокая плотность интеграции – благодаря исключительной плотности интеграции одно устройство в формате 4U 19 дюймов объединяет 128 каналов измерения и управления, а в одной стойке можно легко развернуть тысячи каналов.

Специализированные системы команд – поставляется с программным обеспечением на основе системы команд, позволяющим пользователям выполнять динамическое программирование в ПЛИС (FPGA). В режиме системы команд минимальное время отклика с обратной связью составляет 280 нс, что обеспечивает быстрое активное восстановление (активный сброс).

Многоустройственная синхронизация – поддерживается стабильная и синхронная работа нескольких устройств. Простая конфигурация позволяет одновременно работать тысячам каналов измерения и управления на десятках устройств с дрейфом фазы менее ±5 пс.

Низкошумящий вентилятор – устройства с высокой плотностью интеграции обеспечивают низкое энергопотребление. Превосходная конструкция охлаждения снижает уровень шума вентилятора примерно до 60 дБ при непрерывной работе, обеспечивая тихую лабораторную обстановку.

Более высокое качество микроволнового сигнала
В системе SPQ используется высокочастотная прямая цифровая генерация сигнала (воспроизведение) вместо традиционного смешения на основной частоте (базовой полосе), что позволяет исключить утечку сигнала гетеродина и дисбаланс квадратур (I/Q) непосредственно в источнике. Благодаря прямому цифровому выходу каждый микроволновый импульс сохраняет одинаковую амплитуду и точную фазу, а форма сигнала остаётся неискажённой. Общая чистота сигнала и долговременная стабильность значительно улучшаются, что обеспечивает чувствительным к шумам вычислительным элементам точную и надёжную основу для управления.

Простая и понятная архитектура для молниеносного развертывания MCS (системы измерения и управления)
Благодаря прямому цифровому выходу каждому вычислительному узлу требуется только один сигнальный порт — никаких смесителей и многоканальных сумматоров. Количество кабелей резко сокращается, а отладка упрощается, что позволяет собрать систему в разы быстрее. Структура понятна, а обслуживание не вызывает сложностей, обеспечивая экспериментам с сотнями узлов эффективную и надежную аппаратную поддержку.

Высокая степень интеграции для удовлетворения любых потребностей — от малых до крупных проектов
Размещённое в 19-дюймовом шасси высотой 16 U, одно устройство SPQ вмещает более 500 каналов микроволнового управления, каждый из которых обладает изоляцией ≥ 65 дБ, подавляющей перекрёстные помехи. Интеграция в 10 раз выше, чем в традиционных решениях. Благодаря сочетанию полного спектра возможностей по измерению и управлению (M&C) с упрощённой кабельной разводкой, SPQ обеспечивает одновременно масштабируемость и стабильность, позволяя легко наращивать систему высокопроизводительных вычислений от нескольких кубитов до крупноразмерной матрицы.

Чрезвычайно низкий системный шум и оптимизация производительности кубитов
На несущей частоте 100 МГц при отстройке 1 кГц система SPQ обеспечивает фазовый шум −142 дБн/Гц и спектральную плотность мощности шума ниже −160 дБм/Гц, создавая сверхчистую среду для чувствительных к шуму вычислительных элементов. Время декогерентности (T₂) заметно увеличивается, обеспечивая окно для вычислений более чем в два раза шире по сравнению с традиционными решениями и гарантируя долговременную стабильность при проведении глубоких (длительных) экспериментов.

Слияние суперкомпьютерных и высокопроизводительных (квантовых) вычислений
Используя мост PXIe-to-PCIe, система SPQ подключается напрямую к суперкомпьютерам по нескольким оптоволоконным линиям с использованием протокола PCIe, обеспечивая одноранговый (peer-to-peer) обмен данными. Сквозная задержка снижается до микросекундного уровня, а пропускная способность превышает 6 ГБ/с. Такая мгновенная синергия между экспоненциальным пространством состояний высокопроизводительных (квантовых) вычислений и мощью суперкомпьютеров для обработки больших массивов числовых данных может сократить выполнение таких задач, как разработка новых материалов, с лет до всего лишь нескольких месяцев.

Специализированная система команд и активный сброс обеспечивают эффективное измерение и управление (M&C)
SPQ включает специализированную систему команд для измерения и управления, а также обеспечивает путь обратной связи менее чем за 300 нс, что позволяет выдавать сигналы активного сброса (active-reset) сразу после каждой вентильной операции. Многократный сброс повышает вероятность нахождения в основном состоянии и, по сравнению с пассивным ожиданием декогерентности, увеличивает общую эффективность эксперимента более чем в десять раз, обеспечивая основу для управления в реальном времени при исследованиях в области арифметическо-логических устройств (АЛУ) и передовых методов кодирования/декодирования.