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凱澤斯勞滕理工大學（Technische Universit?t Kaiserslautern），位于德國萊茵蘭-普法爾茨州，是一所國立理工科大學。該大學成立于1970年7月13日，最初是特里爾/凱澤斯勞滕兄弟大學的一部分。1975年，凱澤斯勞滕理工大學從特里爾與凱澤斯勞滕兄弟大學中分離出來，獨立成為今天的凱澤斯勞滕理工大學。2003年，該大學被正式命名為Technische Universit?t Kaiserslautern，是一所具有強烈研究導向和國際聲譽的理工科大學，提供了豐富的學習計劃和科研機會。

創建量子計算機（QC）的方法有很多，凱澤斯勞滕理工大學在Rymax One合作中采用的方法就是創建一個由單個原子組成的陣列，并將這些原子作為量子位使用。然而，其挑戰在于每個原子的定位必須十分精準。因此，凱澤斯勞滕理工大學使用了激光，并將每個原子都有效地鎖定在激光束中心，如同光鑷陣列一樣。然而，對每個激光束的移動進行逐點編程需要大量的編程和數據。

Rymax One QC：由凱澤斯勞滕理工大學（Technische Universit?t Kaiserslautern）參與的一個量子計算機開發項目，采用光學鑷子將單個鐿原子懸浮在真空中，使其處于里德伯態。Rymax合作專注于量子優化問題，例如最大獨立集問題，以及諸如QAOA或量子退火等算法來尋找解決方案。這使他們能夠為“模擬”量子計算創建優化的硬件。該設計的一個關鍵點是動態控制紫外激光的光，這需要對不同的射頻信號進行完全控制。

光鑷陣列Optical Tweezer Array：光鑷陣列是一種基于光鑷技術的先進裝置，用于同時對多個微粒進行三維操縱。光鑷技術自1986年由Ashkin等人發明以來，已經得到了迅速的發展。最初的光鑷只能控制單個微粒，而陣列光鑷的出現使得同時操縱多個微粒成為可能。該技術在生物醫學、物理、化學等多個研究領域中有著廣泛的應用，例如在細胞操縱、微粒組裝、光學測量等領域。由于其高精度和靈活性，光鑷陣列被視為一種非常有價值的工具，尤其在微納尺度的研究中。

為此，德思特Spectrum推出了全新的直接數字頻率合成（DDS）固件選項，通過幾個簡單的命令就能控制激光的位置。這些命令定義了開始和終止時的參數，因此避免了大量耗時的數據計算。

物理學博士 Jonas Witzenrath 表示：“該產品對推動我們的研究進展產生了巨大的影響。全新的DDS選項不僅使我們取得了快速的進展，還能簡化系統的復雜性，使我們能夠更加專注于研究。接下來，我們將通過DDS固件的動態特性對靜態二維陣列中的原子進行重新排序?！贝送?，Jonas將使用任意波形發生器(AWG)來生成理想的紫外激光脈沖，以精確控制量子位之間的交互?！?/p>

物理學博士Jonas Witzenrath在位于德國凱澤斯勞滕理工大學的量子實驗裝置前

"DDS已經成為我們項目中的重要工具。此外，我們還發現DDS靈活的特性使它還適用于實驗室的其他功能，所以這也節省了我們購買脈沖激光和調制生成器等其它設備的費用。為了開發DDS更多的功能，我們與德思特Spectrum展開了密切的合作。目前，我們也正在努力擴大DDS功能在實驗室研究中的其他用途，使其發揮最大潛力?！?/p>

他補充到：“德思特Spectrum旗下的AWG卡模擬性能卓越、內存大且傳輸速度非?？?，因此成為了量子研究的首選解決方案。傳輸速度對于實驗而言非常重要，因為在計算重新排列的波形并將其傳輸到卡上這段時間實驗必須暫停。德思特Spectrum的AWG卡憑借卓越的傳輸速度，使其在同類產品中脫穎而出，這也是該產品在AMO/QC社群中被廣泛使用的主要原因。此外，AWG卡的操作速度也尤為重要?？焖貯WG存在數十毫秒的固有延遲或較大的抖動問題，這會導致系統在校正和重新校正時不準確或需要更長的處理時間。DDS固件使Spectrum的AWG能夠在20微秒內生成命令，得益于固有的定時，這些命令實際上是無抖動的?！?/p>

聲光偏轉器（紅色箭頭所示）將一個激光束分成多個可控的單束激光，用于捕獲和持有原子

DDS是通過單個固定頻率參考時鐘生成任意周期正弦波的方法。該技術被廣泛使用于信號生成類應用中。用戶能夠通過德思特Spectrum提供的DDS選項，定義每張AWG卡上的23個DDS核心。這些核心隨后會被發送至硬件輸出通道。用戶可以對每個DDS核心（正弦波）的頻率、幅度、相位、頻率斜率和幅度斜率進行編程。DDS輸出能夠與外部觸發事件或與分辨率為6.4ns的可編程定時器同步。

在DDS模式下，AWG可作為多音DDS信號的發生器。該設備內置4GB內存和快速DMA傳輸模式，使DDS命令的傳輸速度高達每秒1000萬條。這種獨特的能力讓用戶能夠通過簡單易用的DDS命令靈活地執行用戶自定義斜率（例如S形）以及各種調制類型（例如FM和AM）。

在一個實驗示例中，德思特SpectrumM4i.6631-x8 AWG卡被用于驅動一個聲光偏轉器（AOD）以產生一個光鑷來捕獲原子。AOD是通過一個約為82MHz的射頻信號驅動。在當前設置中，射頻信號每改變1MHz，就會使鑷子沿S形頻率斜坡在100μs內移動8μm以最小化加熱效應。在此期間，信號的幅度將線性地改變以補償光強度的變化。

廣泛應用于量子研究：M4i.6631-x8任意波形發生器，采樣速度為1.25 GS/s，分辨率為16位，雙通道

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審核編輯 黃宇