《精准量子比特控制和读取》白皮书

在上篇客户案例中，我们分享了德国马普高分子研究所团队如何利用 NV 色心构建高灵敏度的磁力计，案例展示了量子比特相干稳定性在实验中的关键作用。要进一步加深理解量子比特的基本与控制方法，我们推荐您阅读最新发布的白皮书《量子系统与量子比特控制》，欢迎联系昊量光电索取完整版。文章首先介绍了以二能级系统为基础的量子比特模型，说明了如何用哈密顿量和时间演化来描述其物理特性。在此基础上，白皮书引入 Bloch 球这一几何化工具，使研究者能够更直观地理解量子态的相干演化过程，以及驱动场如何在旋转参考系中对量子比特实现精确控制。

白皮书第二步部分重点讨论了几类用于表征和操控量子比特相干性的典型脉冲序列：Rabi 振荡揭示了量子比特与驱动场之间的相互作用，Ramsey 干涉测量则用于提取相干时间 T₂*，从而定量反映环境噪声对系统的影响，而 CPMG 等脉冲序列则展示了如何通过动态补偿来有效延长相干时间。这些实验方法共同构成了研究量子比特相干稳定性的标准化实验手段。

无论是 Rabi 振荡、Ramsey 干涉测量，还是 CPMG 相干测量，所有这些脉冲序列最终都需要对量子比特实现精确且可编程的控制。文章如何在可重构硬件平台Moku上如何实现这些脉冲序列，并展示这些脉冲如何帮助研究者从量子比特中提取关键物理信息。 凭借 Moku 可重构的软件定义体系结构，能够在一个硬件平台上实现高精度波形生成、低延迟反馈控制与实时数据采集。在超导量子比特实验中，Moku 的任意波形发生器能够生成高保真基带信号，并通过 IQ 混频器上变频成精确的微波脉冲，从而在 Bloch 球上实现对量子态的高精度操控。而在光学量子比特实验中，Moku 可以驱动声光调制器，实现对激光脉冲的高速调制与控制，保证光学门操作的时序精确性。Moku高稳定性、可灵活配置和可拓展能力，为研究人员在实验需求快速演进的过程中，轻松完成脉冲序列的设计、调试与部署，加速实验迭代，深入探索相干性的极限。

量子比特的相干稳定性不仅关乎量子计算机的可扩展性，更直接决定了量子传感器的灵敏度和可靠性。这篇白皮书从理论到实验，从模型到实现，提供了一套完整的参考路径，为科研人员在量子实验中探索、测量并优化相干时间提供了系统指导。