在量子反馈控制中，需要用量子态单次测量的结果作为决策输入，并在相干时间内对量子比特立即进行反馈操作。相干时间通常很短，因此一个尽可能短的反馈延迟对于保持整个实验的保真度至关重要。为了确保实验可重复性，在涉及到多台仪器时，整个反馈回路也必须以确定的时序来执行。

量子反馈控制的主要应用包括：快速量子态初始化，量子态稳定和量子纠错。实际应用的差别体现在测量和反馈控制之间所需信号处理的复杂度。这可以是通过一个简单的数字比特传递信息，也可以是通过苛刻的错误伴随式解码。苏黎世仪器（Zurich Instruments）的产品涵盖了超导和自旋量子比特实验所需的全部配置，用户可以确保在反馈速度和复杂处理之间取得最佳平衡。

Figure 1: Connection diagrams for realizing event-based, point-to-point and PQSC-enabled feedback operations with a QCCS of the first generation.

Figure 2: Connection diagrams for realizing event-based, point-to-point and PQSC-enabled feedback operations with a QCCS of the second generation.

基于事件：50 ns 延迟

在最快的配置下，给 HDAWG 的触发输入提供一个 TTL 的上升沿，HDAWG 可在 50 ns 延迟后在一对输出通道上输出模拟信号（首个采样点）（参见图 a）。在主动量子比特复位中，可使用此配置，即用 1 个量子比特的读取结果反馈控制自身的量子态或其它特定的量子比特。 TTL 信号也可由量子态读取的第三方设备提供。

点对点：380 ns 延迟

在此配置中，UHFQA 通过 VHDCI 电缆（DIO 链接）连接到 HDAWG（参见图 b)。DIO 链接最多可将 10 个量子比特的读取结果作为数字比特传输；这 10 比特传递的信息可用于控制 HDAWG 的 8 个输出通道。从 UHFQA 的信号输入端采集读取脉冲的最后一个采样点开始，到 HDAWG 的波形输出端生成控制脉冲的第一个采样点为止，总的延迟时间为 380 ns。由于 DIO 链接是点对点式的，此配置可适用于一部分反馈应用。

启用 QCCS：700 ns 延迟

如图（图 c）所示，多个 HDAWG 可通过 ZSync 电缆连接到 PQSC ，多个 UHFQA 可通过 VHDCI 电缆（DIO 链接）连接到 HDAWG。每个 DIO 链接 / ZSync 连接最多可将 10 个量子比特的读取结果从 UHFQA 传输到 PQSC。ZSync 连接也可将位码信息从 PQSC 传输到 HDAWG，这些位码可用于决策输出什么波形。借助其反馈功能，PQSC 可以使用查找表处理量子比特的读取数据。在最快的情况下，任何 UHFQA 的最后一个输入采样点与任何 HDAWG 上的第一个输出采样点之间的延迟都低于 700 ns。此配置可扩展到多量子比特系统：一方面，星形拓扑结构最多支持 18 个 ZSync 连接；另一方面，PQSC 上的中央数据处理能力可实现伴随式解码，进而实现量子纠错。

Figure 3: Connection diagram for realizing simultaneous local and global feedback operations with the QCCS.

选择苏黎世仪器的优势

• 低延迟，可扩展性，强大的实时数据处理功能：同时满足量子反馈控制的所有关键需求。

• 极大的灵活性，用户可以在上述方案中按实验需求选择最佳的配置。

• 无需学习大量的 FPGA 编程知识，即可体验最新的实验方法。