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AWG任意波形发生器在量子研究中的应用

精度一直是各个研究中的重点,很少有比量子研究要求对精度要求更高的领域。奥地利因斯布鲁克大学量子光学和量子信息研究所需要一个任意波形发生器(AWG)来产生各种各样的信号,以供研究之用。


无线电频率范围

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   第一个应用是一个多频信号在无线电频率范围内的应用。 各频率分量来实现使用一个正弦函数。 产生的差频信号来同时解决单个离子在离子阱量子模拟器的问题。
   Christine Maier
说:“我们正在对捕获和冷却的钙离子和需要在线性字符串中处理每个离子进行量子模拟。 为了实现这一目标,我们将一束激光通过声光偏转器(AOD)。 产生的射频信号的频率决定了激光束的偏转角,从而编译了离子。

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AWG(任意波形发生器)可以产生多个频率的信号,所以我们现在可以在一个字符串中同时控制多个离子。优势之一是实验更快,因为我们不需要每个离子单独循环寻址。

   同时也避免了我们去研究这样一个全新的研究领域,我们只需要去研究离子链中未扰动的能量输运。 然而,通过对任意强度的单个离子编译,在无序的量子系统中,我们现在可以创建任意势垒和研究能量运输。 AWG(任意波形发生卡)甚至允许编程改变电压来研究动态无序现象。”


破坏性干扰

   第二种应用是通过破坏性干扰,消除诸如在将多个频率信号应用到声光调制器时产生的不希望出现的混频项。她说:“将射频信号应用到声光晶体是我们实验室的一项基本技术。”“当用多个频率的信号时,混叠现象将上升,最后映射到光信号然后作用在离子上面。这带来了两个问题: 第一,你失去想要的特定频率的功率,第二,混合条件可能达到的离子链共振频率和破坏你要模拟的量子模型。SpectrumAWG(任意波形发生器)通过实时测量和反馈回路,使我们消除了这些疑惑。”

   由于应用的多样性,能够很容易使用PC编程的AWG是很关键的,这样输出的信号才能很容易地应用于每一个用途中。SpectrumM4i.6631-x8所示被选中是因为,它是一个PCIExpress卡,它可以直接连接电脑使用。

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AWGM4i.6631-x8

   “还有他的高度可配置”Maier补充道。“两个AWG通道,一个触发通道,外部时钟输入,多次和门控回放模式,循环功能,甚至可能通过逻辑组合两个触发器输入。1.25 GS/s的采样率和高精度16bit相结合,使我们有了灵活的选择,为我们现在的项目提供了灵活性的选择,更重要的是,一个仪器就可以满足我们将来的很多需求。”

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   SpectrumAWG可以从4 GB的内部存储中回放波形,速度高达1.25 GS / s。数字信号被转换成一个模拟输出信号,其定义的偏移量和振幅用16DA转换器转换,这样更接近真实的信号。任意波形可以从DC400MHz重复或精确回放。它有一个独特的FIFO流模式,使它一次能产生几小时的任意波形,而不像其他的AWG因为板载内存的限制,只能产生有限的回放次数。这种模式为长时间测试提供了可能。