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QUANTUM COMPUTINGHardware

DDS機能：単一の固定周波数基準クロックから任意の周期波形を生成する方法で、高速に周波数を切り替えたり微調整する必要がある信号生成アプリケーションに役立ちます。

このDDS機能を用いると、レーザを利用したQuantum Computingシステム内の光学系で用いられているAOM、AOD、EOM等のデバイスを簡単なコマンドで高速に制御できるため、Qubit内で高速かつ複雑な各種量子操作が実現できるようになります。さらに速DMAモードでは、整形されたスロープや変調された正弦波信号のような、より高度な周波数の変更をDDSコマンドシーケンスを使用して行うことができます（DDSコマンド処理 1,000万回/sec）。

　　

　　

　　

図に示すように、SPECTRUM社のAWGに実装されたDDS機能は、複数の「DDSコア」を持ち、これによってマルチキャリアやマルチトーンなどの波形出力を可能にします。各DDSコアの位相と周波数の設定は、メモリのルックアップテーブル(LUT)に、必要なコアとその位置を記述することにより決定されます。これらのコアは、マルチプレクサにより結合されており、特定のチャネルに割り振られます。すべてのコアは論理OR によって結合され、66xxシリーズでカード当たり最大23個、96xxシリーズでカード当たり最大50コアの正弦波を生成できます。

　

　　

　　

DDSモードでは、いくつかのコマンドで、正弦波の生成（オレンジのブロック）、周波数の加減速（青のブロック）、および振幅の設定及び増低減（緑のブロック）ができます。

SpectrumのAWG（量子コンピュータ対応）

＊DDS（Direct Digital Synthesis）
96シリーズ：基本機能
66シリーズ：オプション機能
DDSは、単一の固定周波数基準クロックから任意の周期波形を生成する方法で、周波数を高速に切替たり、微調整する必要がある信号生成アプリケーション（Quantum ComputingのQubitコントロールなど）に有用な機能です。
https://youtu.be/PoT0cReolRE
https://youtu.be/FEzjhXFNfF0

M4i.66シリーズ（625MS/s, 1.25GS/s 　16ビット）

1 / 2 / 4チャネル

PXIe Gen2 x8 2.8 GBytes/sのデータ高速生成、連続出力可能
帯域　1.25 GS/s　400MHz      625 MS/s 　 200MHz
出力電圧　1.25 GS/s：±160 mV ～ ±4 V (±80 mV~ ±2 V 　50 Ω負荷時)
625MS/s：±160 mV ～ ±5 V (±80 mV~ ±2.5 V 　50 Ω負荷時)
機能/モード: Single Shot、繰り返し出力、ストリーミング(FIFO)出力、シーケンス出力
マルチパーパスI/O信号（コネクタ）を使用して最大3出力までのマーカー出力が可能

*デジタルパルスおよびパルス列を最大4出力オプション

単一パルス、パルス列、連続パルス波のいずれを生成する場合でも、パルス特性を4つの出力で個別にパルスの幅、周期、位相、あるいはパルス列内のパルス数など、主要なパラメータはすべてプログラムが可能

詳しくは、こちらを参照してください。

 

M4x.66シリーズ625MS/s, 1.25GS/s 　16ビット）

https://spectrum-instrumentation.com/dl/m4i96_datasheet_english.pdf1 / 2 / 4チャネル

PXIe Gen2 x4 1.4 GBytes/sのデータ高速生成、連続出力可能
機能/モード：Single Shot、繰り返し出力、ストリーミング(FIFO)出力、シーケンス出力
マルチパーパスI/O信号（コネクタ）を使用して最大3出力までのマーカー出力が可能

*デジタルパルスおよびパルス列を最大4出力オプション

単一パルス、パルス列、連続パルス波のいずれを生成する場合でも、パルス特性を4つの出力で個別にパルスの幅、周期、位相、あるいはパルス列内のパルス数など、主要なパラメータはすべてプログラムが可能

詳しくは、こちらを参照してください。

NETBOX　DN2.66シリーズ(DN2.662, DN2.663)

インターフェース：LXI

分解能：16ビット

出力チャネル数：DN2.662   2/4/8
                     　　   DN2.663   2/4

サンプリングレート：DN2.662    625 MS/s
　　　　　　　　　　DN2.663   1.25 GS/s

帯域：DN2.662    200 MHz
　　　DN2.663    400 MHz     600 MHz(オプション）

詳しくは、こちらを参照してください。

NETBOX 　DN6.66シリーズ(DN6.662, DN6.663)

インターフェース：LXI

分解能：16ビット

出力チャネル数：DN6.662   12/16/20/24
                     　　   DN2.663   6/8/10/12

サンプリングレート：DN6.662    625 MS/s
　　　　　　　　　　DN6.662   1.25 GS/s

帯域：DN6.662    200 MHz
　　　DN6.663    400 MHz     600 MHz(オプション）

詳しくは、こちらを参照してください。

M4i.96シリーズ（625MS/s）　DDS基本機能

• FPGA ベースの DDS を備えた高速 16 ビット DAC
• 625 MS/s DAC 出力レートを備えた 1、2、または 4 チャネル
• DDS 周波数 DC ～ 200 MHz
• ネイティブ DDS コマンド: 周波数、振幅、位相、周波数、スロープ、振幅スロープ
　トリガー待ち、デジタル出力
• DDS コマンドは 6.4 ns 間隔で発行可能
• 出力レベル ±80 mV ～ ±2.5 V (50 Ω)　(高インピーダンス負荷では ±160 mV ～ ±5 V)
• トリガーから出力までの固定遅延
• 超高速 PCI Express x8 Gen 2 インターフェイス
• 512Mの DDS コマンド用の大容量オンボード メモリ
• AND/OR 機能を備えた 2 つのトリガー入力/出力
• システムあたり最大 8 枚のカードを同期
• PCIe x8 Gen 2 インターフェース
• x8/x16 PCIe スロットで動作
• 最大 10 MDDS commands/s
• 50コア/カード
 
*AWG オプションを搭載可能
AWG ファームウェア オプションは、DDS デバイスに完全な AWG (任意波形ジェネレータ) 機能を追加します。
AWG モードでは、すべてのアクティブ チャネルで完全に任意の波形を同期的に再生できます。
この機能を有効にして新しいファームウェアをロードすると、シングル ショット、ループ、シングル リスタート、マルチ リプレイ、ゲート リプレイ、ストリーミング (FIFO)、シーケンス リプレイ モードなどのさまざまな AWG モードを使用できます。 
AWG モードでは、サンプリング レートを自由にプログラムし、同期デジタル出力を使用することもできます。
 
*デジタルパルスおよびパルス列を最大4出力オプションを搭載可能
単一パルス、パルス列、連続パルス波のいずれを生成する場合でも、パルス特性を4つの出力で個別にパルスの幅、周期、位相、パルス列内のパルス数あるはディレーなど、主要なパラメータはすべてプログラムが可能
　　

M4x.96シリーズ（625MS/s）DDS基本機能

• FPGA ベースの DDS を備えた高速 16 ビット DAC
• 625 MS/s DAC 出力レートを備えた 1、2、または 4 チャネル
• DDS 周波数 DC 最大 200 MHz
• ネイティブ DDS コマンド: 周波数、振幅、位相、周波数、スロープ、振幅スロープ
　トリガー待ち、デジタル出力
• DDS コマンドは 12.8 ns 間隔で発行可能
• PXIe 3U 形式、2 スロット幅
• 出力レベル ±80 mV ～ ±2.5 V (50 Ω)　(高インピーダンス負荷では ±160 mV ～ ±5 V)
• 固定トリガーから出力までの遅延
• 512Mの DDS コマンドを格納できる大容量オンボード メモリ
• AND/OR 機能を備えた 2 つのトリガー入力/出力
• PXIe x4 Gen 2 インターフェース
• すべての PXIe および PXI ハイブリッド スロットで動作
• 最大 10 MDDS commands/s
• 50コア/カード
 
＊AWG オプションを搭載可能
AWG ファームウェア オプションは、DDS デバイスに完全な AWG (任意波形ジェネレータ) 機能を追加します。
AWG モードでは、すべてのアクティブ チャネルで完全に任意の波形を同期的に再生できます。
この機能を有効にして新しいファームウェアをロードすると、シングル ショット、ループ、シングル リスタート、マルチ リプレイ、ゲート リプレイ、ストリーミング (FIFO)、シーケンス リプレイ モードなどのさまざまな AWG モードを使用できます。 
AWG モードでは、サンプリング レートを自由にプログラムし、同期デジタル出力を使用することもできます。
 
*デジタルパルスおよびパルス列を最大4出力オプション搭載可能
単一パルス、パルス列、連続パルス波のいずれを生成する場合でも、パルス特性を4つの出力で個別にパルスの幅、周期、位相、パルス列内のパルス数あるはディレーなど、主要なパラメータはすべてプログラムが可能
　　
 
 

NETBOX　DN2,96シリーズ（625MS/s）DDS基本機能

• FPGA ベースの DDS を備えた高速 16 ビット DAC
• 625 MS/s DAC 出力レートを備えた 2、4、または 8 チャネル
• DDS 周波数 DC 最大 200 MHz
• ネイティブ DDS コマンド: 周波数、振幅、位相、周波数、スロープ、振幅スロープ
　トリガー待ち、デジタル出力
• DDS コマンドは 6.4 ns 間隔で発行可能
• 出力レベル ±80 mV ～ ±2.5 V (50 Ω)　(高インピーダンス負荷では ±160 mV ～ ±5 V)
• 固定トリガーから出力までの遅延
• 4 チャネルあたり 512Mの DDS コマンドをオンボード メモリに搭載
• AND/OR 機能を備えた 2 つのトリガー入力/出力
• イーサネット リモート インストルメント
• LXI Core 2011 対応
• GBit イーサネット インターフェイス
• 最大 10 MCommands/s
• コア数
DN2.962-02　1×50コア
DN2.962-04　1×50コア
DN2.962-08　２x50コア
 
＊AWG オプション搭載可能
AWG ファームウェア オプションは、DDS デバイスに完全な AWG (任意波形ジェネレータ) 機能を追加します。
AWG モードでは、すべてのアクティブ チャネルで完全に任意の波形を同期的に再生できます。
この機能を有効にして新しいファームウェアをロードすると、シングル ショット、ループ、シングル リスタート、マルチ リプレイ、ゲート リプレイ、ストリーミング (FIFO)、シーケンス リプレイ モードなどのさまざまな AWG モードを使用できます。 
AWG モードでは、サンプリング レートを自由にプログラムし、同期デジタル出力を使用することもできます。
 
*デジタルパルスおよびパルス列を最大4出力オプションを搭載可能
単一パルス、パルス列、連続パルス波のいずれを生成する場合でも、パルス特性を4つの出力で個別にパルスの幅、周期、位相、パルス列内のパルス数あるはディレーなど、主要なパラメータはすべてプログラムが可能

NETBOX 　DN6.96シリーズ（625MS/s）　DDS基本機能

• FPGA ベースの DDS を備えた高速 16 ビット DAC
• 625 MS/s DAC 出力レートを備えた 12、16、20、または 24 チャネル
• DDS 周波数 DC 最大 200 MHz
• ネイティブ DDS コマンド: 周波数、振幅、位相、周波数、スロープ、振幅スロープ
　トリガー待ち、デジタル出力
• DDS コマンドは 6.4 ns 間隔で発行可能
• 出力レベル ±80 mV ～ ±2.5 V (50 Ω)　(高インピーダンス負荷では ±160 mV ～ ±5 V)
• 固定トリガーから出力までの遅延
• 4 チャネルあたり 512Mの DDS コマンドをオンボード メモリに搭載
• AND/OR 機能を備えた 2 つのトリガー入力/出力
• イーサネット リモート インストルメント
• LXI Core 2011 対応
• GBit イーサネット インターフェイス
• 最大 10 MCommands/s
• コア数
DN6.962-12　3×50コア
DN6.962-16　4×50コア
DN2.962-20   5×50コア
DN2.962-20   6×50コア
 
＊AWG オプション搭載可能
AWG ファームウェア オプションは、DDS デバイスに完全な AWG (任意波形ジェネレータ) 機能を追加します。
AWG モードでは、すべてのアクティブ チャネルで完全に任意の波形を同期的に再生できます。
この機能を有効にして新しいファームウェアをロードすると、シングル ショット、ループ、シングル リスタート、マルチ リプレイ、ゲート リプレイ、ストリーミング (FIFO)、シーケンス リプレイ モードなどのさまざまな AWG モードを使用できます。 
AWG モードでは、サンプリング レートを自由にプログラムし、同期デジタル出力を使用することもできます。
 
*デジタルパルスおよびパルス列を最大4出力オプションを搭載可能
単一パルス、パルス列、連続パルス波のいずれを生成する場合でも、パルス特性を4つの出力で個別にパルスの幅、周期、位相、パルス列内のパルス数あるはディレーなど、主要なパラメータはすべてプログラムが可能
　　

Spectrumのデジタイザ（量子コンピュータ対応）

用途

・M5i.33xx-x16シリーズ

　超高速、高分解能が必要なqubit状態の読み出し信号の連続的収集

・M4i.44xx-x8シリーズ, M4x.44xx-x4シリーズ

　それほど高速処理が必要でない Quantum Computing system 内で起こっている各種現象のモニタリング

・DN2.44xx-xx,DN6.44xx-xx(NETBOX 多チャネルタイプ）

　それほど高速処理が必要でない Quantum Computing system 内で起こっている各種現象のモニタリング

M5iシリーズ（3.2GS/s, 5GS/s, 6.4GS/s, 10GS/s　12ビット）

分解能 12ビット
PCIeインタフェース
内蔵のデータメモリ 2 GSamples（4 GByte）、8 GSamples（16 GByte）オプション
PCIe上で最高12.8 GByte/s（10 GS/s)の高速データ転送  PCIe x16 Gen3インタフェース
トリガモード:チャネル、External、Edge、Software、Window、Re-arm、OR/and、Dekay
データ収集モード：Single-Shot、Streaming、Multiple Recording、FIFO、Timestamp
On board FPGAによるリアルタイムブロックアベレージ機能
Digital Down Converter 対応（SCAPP＋GPU）
10GS/sの連続データストリーミングが可能。長時間のデータ保存と信号処理を市販の既製品で実現。

*デジタルパルスおよびパルス列を最大4出力オプション

単一パルス、パルス列、連続パルス波のいずれを生成する場合でも、パルス特性を4つの出力で個別にパルスの幅、周期、位相、あるいはパルス列内のパルス数など、主要なパラメータはすべてプログラムが可能

 

1 / 2チャネル
50Ω高帯域フロントエンド
4入力レンジ　±200 mV、±500 mV、±1 V、±2.5 V

帯域幅
M5i.3321-x16　　　1 GHz
M5i.333x-x16　　　2 GHz
M5i.335x-x16　　　3 GHz
M5i.336x-x16　　　4.7 GHz

詳しくは、こちらを参照してください。

M4iシリーズ（130MS/s, 250MS/s, 500MS/s　14/16ビット）

2 / 4チャンネル
PCIeインタフェース
50Ω / 1MΩフロントエンド
6入力レンジ　±200 mV~±10 V （option ±200 mV ~ ±60V）
SNR 72dB、ENOB 11.6のLSBの高品質フロント・エンド
カード内蔵のデータ分析信号処理オプション

　ブロック平均およびブロック統計(ピーク検知)
カード内蔵のデータ分析信号処理標準装備:ボックスカー平均（移動平均）
*ディジタルチャネル：＋8チャネルオプション

詳しくは、こちらを参照してください。

M4xシリーズ（1.25GS/s, 2.5GS/s, 5GS/s　8ビット）

PXIe 2×4レーン インタフェース  
最高1.7GByte/sのストリーミング可能
PXIeおよびPXIリファレンスクロック、star-triggerなどのトリガーをサポート
カード内蔵のデータ分析信号処理オプション

　ブロック平均およびブロック統計(ピーク検知)
カード内蔵のデータ分析信号処理標準装備:ボックスカー平均（移動平均）

*デジタルパルスおよびパルス列を最大4出力　オプション

単一パルス、パルス列、連続パルス波のいずれを生成する場合でも、パルス特性を4つの出力で個別にパルスの幅、周期、位相、あるいはパルス列内のパルス数など、主要なパラメータはすべてプログラムが可能

 

 

1/2/4チャネル
50Ω高帯域フロントエンド
4入力レンジ　±200 mV~±2.5 V （option ±40 mV ~ ±500 mV）
*Special Clock Mode: 1GS/s, 2GS/s, 4GS/s　使用できる。

詳しくは、こちらを参照してください。

DN2シリーズ（250Ms/s 16ビット, 500MS/s 1４ビット）

LXIインタフェース
入力チャネル数：2 / 4 / 8 
サンプリングレートと分解能：
　DN2.441, DN2.442　　250MS/s, 16ビット
　DN2.445　　　　　　　500MS/s, 14ビット

入力抵抗　1MΩ / 50Ω
チャネル毎に独立した16ビットADおよびアンプ
全チャネル同時サンプリング
6入力レンジ：±200mV~±10 V 
トリガ；ウィンドウ、OR/AND
カード内蔵のデータ分析信号処理オプション

　ブロック平均およびブロック統計(ピーク検知)
カード内蔵のデータ分析信号処理標準装備

ボックスカー平均（移動平均）

*デジタルパルスおよびパルス列を最大4出力　オプション

単一パルス、パルス列、連続パルス波のいずれを生成する場合でも、パルス特性を4つの出力で個別に
パルスの幅、周期、位相、あるいはパルス列内のパルス数など、主要なパラメータはすべてプログラムが可能

詳しくは、こちらを参照してください。

 

DN6シリーズ(DN6.44x 14/16ビット）

LXIインタフェース入力チャネル数：12/16/20/24 
サンプリングレートと分解能：
　DN6.442　　　250MS/s, 16ビット
　DN2.445　　　500MS/s, 14ビット

入力抵抗　1MΩ / 50Ω
チャネル毎に独立した14ビットADおよびアンプ
全チャネル同時サンプリング
6入力レンジ：±200mV~±10 V 
トリガ；ウィンドウ、OR/AND
カード内蔵のデータ分析信号処理オプション

　ブロック平均およびブロック統計(ピーク検知)
カード内蔵のデータ分析信号処理標準装備:ボックスカー平均（移動平均）

*デジタルパルスおよびパルス列を最大4出力　オプション

単一パルス、パルス列、連続パルス波のいずれを生成する場合でも、パルス特性を4つの出力で個別に
パルスの幅、周期、位相、あるいはパルス列内のパルス数など、主要なパラメータはすべてプログラムが可能

詳しくは、こちらを参照してください。