教學儀器(qì)量子(zǐ)計(jì)算(suàn)機(jī)實驗室的(de)測

　

本期導讀(dú)

神秘的(de)量子(zǐ)計(jì)算(suàn)機(jī)實驗室裡(lǐ)會(huì)用(y π→÷òng)到(dào)電(diàn)子(zǐ)測試儀器(q↕≤ì)麽，跟EENuts一(yī)起去(qù)看(kàn)看(kàn)

IBM的(de)科(kē)學家(jiā)上(shàng)周宣布把量子(zǐ)計(jì)算(₹α suàn)機(jī)接入雲端服務向大(dà)衆公開(kāi)±∑λ®，現(xiàn)在誰都(dōu)可(kě)以在∑∑網上(shàng)預約，把自(zì)己的(de)程序σ✔∏傳到(dào)雲端在量子(zǐ)計(jì)算(suàn)機(jī)上(&↑shàng)直接運行(xíng)（會(huì)有(yǒu)人(r€<én)上(shàng)傳比特币挖礦程序麽）。IBM認為(wèi)未來(lái)世界隻需要(yào)幾台量子(× <zǐ)計(jì)算(suàn)機(jī)就(jiù)可(kě)以滿足全人(rén)類的÷™♠•(de)計(jì)算(suàn)需求，所以将λ™↔來(lái)我們的(de)根本不(bù)需要"★'(yào)個(gè)人(rén)電(diàn)腦(nǎo)，也(yě↑↓ ↕)不(bù)需要(yào)再自(zì)己費(fèi)力升級CPU‌™&↑，顯卡等部件(jiàn)，所有(yǒu)的(de)計(jì)算(suàn)都(dōu)可(k™↓ě)以在雲端完成。聽(tīng)起來(lái)非常科(kē)幻是(shì)不(bù)是(shìεε)。原來(lái)以為(wèi)遙不(bù)可(kě)及的(de)量子(zǐα≤★₹)計(jì)算(suàn)現(xiàn)在突然就(jiù)出現(xiàn)在眼前了(le)，¥∏‍™讓作(zuò)為(wèi)電(diàn)子(zǐ)工(gōng)程πσ∞π師(shī)的(de)我們有(yǒu)點猝不(βφσbù)及防。量子(zǐ)計(jì)算(suàn)機β↑♦(jī)的(de)興起對(duì)電(d ‍iàn)子(zǐ)行(xíng)業(yè)會(♠♥♠huì)有(yǒu)影(yǐng)響麽，以後還$∞(hái)需要(yào)電(diàn)子(zǐ)測試設備麽？

IBM 的(de) Thomas J. Watson 研發中心位于紐約州的(de) Yorktoγ≤×wn Heights，已經有(yǒu)55年(niáφ£×n)的(de)曆史，這(zhè)是(shì)個(gè)曆史輝煌的(de)研發中心<α"。盡管這(zhè)些(xiē)年(nián) IBM 股價跌成渣，受矚•γ目程度也(yě)一(yī)年(nián)不(bù)如(rú)一(yī)年(nián)，但(dà•€♦&n)是(shì)實驗室裡(lǐ)的(de)工(σ✔₽≈gōng)程師(shī)和(hé)科(kē)學家(jiā)一(yī)直都(dōu)沒有☆✘‍×(yǒu)閑著(zhe)。這(zhè)幾年(nián)從(cóng)這(zhè)裡↓•π(lǐ)出來(lái)的(de)最有(yǒu)名的(de)産品就(jiù)是(shì)α$  Watson，一(yī)台采用(yòng)新型人(rén)工(gōng)智能(néng)技(>™∏jì)術(shù)的(de)超級計(jì)算(suàn)機(jī)，它在一(yε γ≤ī)檔電(diàn)視(shì)問(wèn)答(dá)節目中≈♣擊敗了(le)人(rén)類。

Watson 在一(yī)檔知(zhī)識問(wèn)答(dá)節目中擊敗人(rén)類獲得(d→©πλe)最高(gāo)獎，将來(lái)可(kě★$)能(néng)跟我們搶工(gōng)作(zuò)的(£≥₹‌de)就(jiù)是(shì)它！

在同一(yī)棟樓的(de)不(bù)遠(yuǎn)處，就(jiù)是(shì)IB÷£₹ M的(de)量子(zǐ)計(jì)算(suàn)®"機(jī)實驗室。我們找到(dào)了(le)一(yī)些(xiē)這(zhè)間♣ §(jiān)實驗室的(de)高(gāo)清圖片，這(Ωβ' zhè)讓我們有(yǒu)機(jī)會(huì)看(kàn)到(d€✔ào)這(zhè)麽牛逼的(de)項目究竟是(shì₩©)在何種環境下(xià)完成的(de)。也(yě)可(kě)以順¥ ∞÷便了(le)解一(yī)下(xià)這(zhè)些(xiē)試驗設備中，有∏∞↕(yǒu)哪些(xiē)是(shì)跟我們電(diàn)子(zǐ)αγ工(gōng)程師(shī)相(xiàng)關的(de)電(d♣©®∞iàn)子(zǐ)測試儀器(qì)。

屏幕右邊懸挂的(de)白(bái)色桶裝物(wù)，就(jiù)是(shì)存放 ∞$(fàng)量子(zǐ)計(jì)算(suàn)機(jī)處理(lǐ)器(qì)的(de≈¶)低(dī)溫屏蔽箱，量子(zǐ)比特狀态非常脆弱，裡(lǐ)面的(de)信息很(hěn)容易♦α₩£受到(dào)環境幹擾而丢失，所以必須放(fàngδ∞β)在極低(dī)溫度的(de)環境下(xià)，并屏蔽電>→(diàn)磁幹擾。我們看(kàn)到(dào)的(₹♣®​de)幾張不(bù)同實驗室的(de)照(zhào≥✘)片中，存放(fàng)量子(zǐ)計(jì)算(suàn)機(jī)芯片的(de)低(dī)溫罐♦♦§λ都(dōu)是(shì)被懸挂起來(lái)的(de)。

懸挂起來(lái)黃(huáng)色像吊燈一δα&(yī)樣的(de)就(jiù)是(sh&∑∞ì)屏蔽箱裡(lǐ)存放(fàng)的(de)量子(zǐ)計φ ₹(jì)算(suàn)機(jī)本尊

雖然搞不(bù)清楚量子(zǐ)計(jì)算(suàn)機(jī)裡(lǐ)∏₽¶面的(de)具體(tǐ)原理(lǐ)，不(bù)過我們關心的(γ÷×σde)地(dì)方也(yě)不(bù)在這(zhè)裡(lǐ)。 ₽←ε後面堆的(de)滿滿的(de)機(jī)櫃才是(shì)我們★‌真正好(hǎo)奇的(de)部分(fēn)，可(kě)惜上(shàng)面這(zhè)幾張圖顯β>示的(de)都(dōu)是(shì)背面。

這(zhè)張圖的(de)視(shì)角好(hǎo)得(de)多(duōφδα↑)，換到(dào)正面看(kàn)，就(jiù)會(huì)發現(xiàn)₹↓有(yǒu)許多(duō)台泰克 AWG7000 任意波形發生(shēn α≠g)器(qì)。這(zhè)款雙通(tō∑ ng)道(dào)信号源最高(gāo)調制(zhì)帶寬是(shì)5.3GHz，采樣率24GS£§/s，10bit分(fēn)辨率。價格最高(gāo)126000美(měi)元，嗯，≈"≠$可(kě)以買一(yī)輛(liàng)頂配的(de) Tesla Model Ω£X P90D。

價格差不(bù)多(duō)，你(nǐ)更想要(yào)哪個(gè)？

這(zhè)個(gè)機(jī)櫃裡(lǐ)我們至少(shǎo)看(kàn)到(d•π→σào)了(le)4台AWG7000，右邊機(jī)櫃裡(lǐ)兩台AWG7000中間₽®(jiān)紅(hóng)色1U高(gāo)的(de)設備，是(sh‌α↑ì)Holzworth的(de)射頻(pín)信号源9004。這(zhè↑•)家(jiā)的(de)設備在國(guó)內(nèi)很(hěn)少(sh♥ ǎo)見(jiàn)，機(jī)櫃裡(lǐ)這(zhè)台是(shì)10δαM~6GHz連續波發生(shēng)器(qì)，4通(tōng)道(d♦&Ω$ào)輸出，沒有(yǒu)外(wài)調制(π&§zhì)功能(néng)。

當然 IBM 作(zuò)為(wèi)一(yī)家(jiā)美(měiα£₹)國(guó)公司，實驗室裡(lǐ)不(bù)可(kě)能(néng)少<♥(shǎo)了(le) HPAK（HP, Agilent, Keys​∑ight）的(de)産品。在另一(yī)張圖片裡(lǐ)，我們還(hái)看(kπδ∞àn)到(dào)了(le)這(zhè)些(xiē)：

屏幕最上(shàng)方露出半個(gè)身(shēn)子(zǐ)的(de)應該是™ ¥₽(shì)Keysight的(de)N5182®  A矢量信号發生(shēng)器(qì)。這(zhè)是(shì)個(gè)9K~6GHz的♥☆↑(de)矢量信号源，自(zì)帶100MHz的(d→σ<e) I/Q 基帶信号發生(shēng)器β>₹γ(qì)，也(yě)可(kě)以接外(wài)部調制(zhì)信号α‌，但(dàn)是(shì)看(kàn)前面闆的(de)I/Q輸入端并沒有(yǒu)外±÷(wài)接信号。

還(hái)能(néng)看(kàn)見(jiàn)一(yī)些¥♣(xiē)不(bù)太貴的(de)東(dōng)西(xī♣σλ↓)，比如(rú)那(nà)台安捷倫的(de)電(diàn)源，應該是(shì)E362↓<0A，兩路(lù)25V，1A輸出。683刀(dāo)。

下(xià)面這(zhè)張圖是(shì)從(cóng)實驗室的γ∞(de)360度全景視(shì)頻(pín)中截取的(de)測試機(jī)櫃₽•外(wài)觀。一(yī)櫃子(zǐ)的(de)射頻(pín)微(wēi)波儀表。

在這(zhè)張圖裡(lǐ)，除了(le)剛才提到(dào)的(de)幾種設備÷₩★，我們還(hái)在機(jī)櫃的(de)最下(xià)面一(yī©≤')層看(kàn)到(dào)了(le)E8257D，1"↓00KHz~44GHz的(de)射頻(pín)信号源，兩台。網站(zhà©★n)典型配置售價31310美(měi)元。

另外(wài)在中間(jiān)機(jī)櫃偏上(shàng)×λ§的(de)地(dì)方還(hái)看(kàn)到(dào)→≤✔φ一(yī)台PXA N9030 頻(pín)譜分(fēn)析儀，3 Hz to 5♦₹‌→0 GHz。網站(zhàn)典型配置售價55904美(měi)元。☆€'

是(shì)不(bù)是(shì)所有(yǒu)的(de)量子(zǐ)計(jì)∑λ₹¥算(suàn)機(jī)實驗室都(dōu)是(shì)這(zhè)樣×≤燒錢(qián)呢(ne)，在BBN的(de)量子(zǐ)計(jì)算(suàn)機(jī)實驗₹ ✔$室裡(lǐ)，我們也(yě)基本上(shànσ"g)看(kàn)到(dào)了(le)同樣的(de)£​>配置，吊在空(kōng)中藍(lán)色低(dī)溫箱右側，就(jiù)是(sh☆↑≥ì)AWG7000，它右上(shàng)角黑(hēi)色的(de)光(guāng)驅太具備辨識度了€✘↕(le)。而下(xià)面有(yǒu)兩台摞在一(y♠≥§ī)起的(de)設備，就(jiù)是(shì)N5182。€≠≈

在一(yī)篇有(yǒu)關量子(zǐ)位糾錯(c'γ¶÷uò)機(jī)制(zhì)的(de)文(wén)獻中，我們看(kàn)到(dào)了(le)&≠®如(rú)下(xià)的(de)測試系統配置，使用€↔®(yòng)四台泰克5014作(zuò)為(wèi)基帶♥ ✘÷信号源，同時(shí)還(hái)有(yǒu)四台安捷倫E8257D↓♠§作(zuò)為(wèi)射頻(pín)信号源對(duì)基帶信号進行γπ¥✔(xíng)上(shàng)變頻(pín)。（我們本來(lái)想嘗試學習(xí)一↕‍•≠(yī)下(xià)測試原理(lǐ)，但(d'$àn)最終還(hái)是(shì)放(fàng)棄了(le)..<φ←.真的(de)看(kàn)不(bù)懂(dǒng)）

而在一(yī)段訪談中，我們看(kàn)←¥到(dào)量子(zǐ)物(wù)理(lǐ)學家(jiβ≈∞ā)Tom Ohki，身(shēn)後虛化(€₽huà)的(de)背景是(shì)一(yī)台DPO2000示波器(qì)。其實就(ji↔εù)像上(shàng)次我們介紹引力波實驗室一(yī)樣，÷♦σ®從(cóng)事(shì)基礎理(lǐ)論研究的(de)科(¶π¶'kē)學家(jiā)使用(yòng)的(de)儀器(qì)往往比較簡單（苦逼），而大(dà)公司®≥↑裡(lǐ)從(cóng)事(shì)理(lǐ)論向應用(yòng)轉變的(de ♦↑§)實驗室才會(huì)看(kàn)到(dào)γ'那(nà)些(xiē)超貴的(de)高(gāo)級家(↔ >γjiā)夥。

DPO2000示波器(qì)，200 MHz 帶寬 1 GS/s 采樣率，最高(g™✔āo)配置3610美(měi)元

好(hǎo)啦，至少(shǎo)在可(kě)見(jiàn)的(de)未來(lái)，他(tā)們ש還(hái)要(yào)用(yòng)電(diàn)子(zǐ)儀器(qì)測試量子(zǐ₽∏≠)計(jì)算(suàn)機(jī)。而如(rε•∏÷ú)果未來(lái)真的(de)像 IBM 所預測的(de)那(nà)樣，量子(zǐ)↑¥λ©計(jì)算(suàn)機(jī)将歸統¶≠一(yī)人(rén)類的(de)計(jì)算(suàn)活動，那(nà€•)我們是(shì)不(bù)是(shì)也(yě)應該向巴菲特學習(xí)，開(kāi)始買點₽ε IBM 的(de)股票(piào)了(le)...

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