Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The control system of the AEgIS experiment at CERN

Kornakov Georgy, Zieliński Jakub, Kasprowicz Grzegorz

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2023

|

Vol. 64, Nr 8

90--92

EN

The AEgIS experiment at CERN recently decided to adopt a con trol system solution based on the Sinara/ARTIQ open hardwa re and software infrastructure. This decision meant to depart from the previously used paradigm of custom-made electronics and software to control the experiment’s equipment. Instead, adopting a solution with long-term support and used in many quantum physics experiments guarantees a vivid community using similar infrastructures. This transition reduces the risks and development timeline for integrating new equipment seam lessly within the setup. This work reviews the motivation, the setup, and the chosen hardware and presents several planned further steps in developing the control system.

PL

Eksperyment AEgIS w CERN niedawno podjął decyzję o przyjęciu rozwiązania systemu kontroli opartego na infrastrukturze otwarte go sprzętu i oprogramowania Sinara/ARTIQ. Ta decyzja oznacza odejście od dotychczasowego paradygmatu wykorzystywania spersonalizowanej elektroniki i oprogramowania do sterowania sprzętem eksperymentu. Zamiast tego, przyjęcie rozwiązania za pewniającego długoterminowe wsparcie i stosowanego w szeregu eksperymentów z fizyki kwantowej gwarantuje aktywną społecz ność korzystającą z podobnych infrastruktur. Ta przemiana zmniej sza ryzyko oraz skraca terminy rozwoju w celu bezproblemowej integracji nowego sprzętu w konfiguracji. Niniejsza praca analizuje motywację, konfigurację, wybrane elementy sprzętu oraz prezentu je kilka planowanych kolejnych kroków w rozwoju systemu kontroli.

2

Electronic control system for the quantum computer infrastructure in the MIKOK project

Kasprowicz Grzegorz, Sowiński Mikołaj, Poźniak Krzysztof, Szmidt Jan, Przywózki Tomasz, Kulik Paweł, Kuś Marek, Wawrzyniak Zbigniew, Szczepański Paweł, Słowik Oskar, Życzkowski Marek, Marć Paweł, Pakuła Anna, Nawrat Aleksander, Daniec Krzysztof, Wereszczyński Kamil, Kuczerski Tomasz, Kawałek Radosław, Sadowski Marcin, Suleja Wawrzyniec, Witkowski Paweł

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2023

|

Vol. 64, Nr 8

72--75

EN

The practical implementation of algorithms on a quantum computer requires creating and stabilising qubits and their appropriate entanglement. Currently, one systemic solution is to create entangled qubits in ion traps. The structure of the Quantum Computer Unit based on the Ca40 blade ion trap of up to 100 ions, supported by integrated optical, control and reading systems, will be discussed. These system solutions are a vital part of the modular functional infrastructure of a quantum computer for civil and special IT applications as part of the NCBR project pk. MIKOK. The essential components of processes and functional phenomena, the control system based on the modular Sinara apparatus and the ARTIQ operating system, will be discussed along with the critical stages of the control process.

PL

Praktyczna realizacja algorytmów na komputerze kwantowym wymaga stworzenia i stabilnego utrzymania kubitów oraz ich odpowiedniego splątania. Obecnie jednym rozwiązań układowych jest tworzenie splątanych kubitów w pułapkach jonowych. Zostanie omówiona struktury techniczna Jednostki Komputera Kwantowego bazującej na pułapce jonowej typu „blade” Ca40 do 100 jonów, wspieranej zintegrowanymi systemami optycznym, sterowania i odczytu. Te rozwiązania układowe stanowią kluczową część modularnej funkcjonalnej infrastruktury komputera kwantowego do cywilnym i specjalnym zastosowań informatycznych w ramach projektu NCBiR pk. MIKOK. Zostaną omówione najważniejsze składowe procesy i zjawiska funkcjonalne, system sterowania oparty o modułową aparaturę Sinara oraz system operacyjny ARTIQ wraz z kluczowymi etapami procesu sterowania.

3

ARTIQ : open-source control system

Sowiński Mikołaj, Kasprowicz Grzegorz, Poźniak Krzysztof, Harty Tom, Balance Chris, Balance Tim, Bourdeauducq Sébastien, Jördens Robert, Allcock David, Nadlinger David, Britton Joseph W., Wawrzyniak Zbigniew, Slichter Daniel, Ospelkaus Christian, Brown Ken, Matyas Jakub, Mizrahi Jonathan, Risinger Drew, Sotirova Ana, Kulik Paweł, Zhang Weida

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2023

|

Vol. 64, Nr 8

45--48

EN

ARTIQ is a real-time control system designed to address complex challenges in quantum computing, specifically for ion-trapping experiments. It ensures precise timing and synchronization for different experimental setups, offering a timing precision at the nanosecond level. ARTIQ, open-source in nature, promotes transparency, reproducibility, and allows for the creation of customizations and extensions. It is developed globally by a community of scientists and engineers. ARTIQ’s versatility extends to communication with external laboratory equipment and integrates instructions into the experiment code. It also provides scalable solutions, such as the Distributed Real-Time I/O (DRTIO) that allows connection and control over many controllers. An essential feature of ARTIQ is its Python-based Domain Specific Language (DSL) that allows expressing experiment design in a commonly known programming language. ARTIQ, therefore, provides a flexible and scalable platform for quantum experiments.

PL

ARTIQ jest systemem sterowania w czasie rzeczywistym zaprojektowanym specjalnie w celu sprostania potrzebom eksperymentów fizyki kwantowej, szczególnie tych wykorzystujących pułapki jonowe. Zapewnia precyzyjną synchronizację układów eksperymentalnych, oferując precyzję czasu wykonania zdarzeń na poziomie nanosekund. ARTIQ, będący oprogramowaniem otwartoźródłowym, promuje przejrzystość, reprodukowalność i umożliwia tworzenie specjalizowanych modyfikacji i rozszerzeń. Jest on rozwijany przez społeczność naukowców i inżynierów z całego świata. ARTIQ oferuje integrację zewnętrznego sprzętu laboratoryjnego z kodem eksperymentu. Zapewnia również skalowalne rozwiązania, umożliwiające łączenie i programowanie wielu kontrolerów. Istotną cechą ARTIQ jest oparty na języku Python Domain-Specific Language (DSL), który ułatwia projektowanie eksperymentów pozwalając na opisywanie ich za pomocą powszechnie znanego języka programowania. Podsumowując, ARTIQ zapewnia elastyczną i skalowalną platformę dla eksperymentów kwantowych.

4

Application of ARTIQ control system in modular cosmic ray detector : MCORD

Sowiński Mikołaj, Kasprowicz Grzegorz, Kulik Paweł, Światakowski Filip, Kuklewski Michał, Kolasiński Piotr, Zabołotny Wojciech, Poźniak Krzysztof, Kiecana Michał, Rybka Dominik, Szewiński Jarosław, Bancer Aleksander

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2023

|

Vol. 64, Nr 8

93--96

EN

The text discusses the application of ARTIQ, a highly versatile control system, in the MCORD project, a large-scale high-energy physics experiment. It details the MCORD system, a flexible and modular cosmic ray detector created like a part of MPD detector set for the NICA collider, and its applications, from muon and charged particle detection to astrophysical measurements. The MCORD Data Acquisition System (DAQ) relies on a dedicated FMC (FPGA Mezzanine Card) for detecting and time-tagging co incident events from scintillator detectors. ARTIQ plays a key role in the MCORD system, serving as a management and control system, enabling precise real-time operations, time-tagging and data transfer. The system’s user-friendly Python-based Domain Specific Language permits easy interface with the system. Use of ARTIQ in the MCORD system demonstrates the potential of ap plying the latter outside its original field, atomic physics research.

PL

Tekst omawia zastosowanie ARTIQ, wszechstronnego systemu ste rowania, w projekcie MCORD, wielkoskalowym eksperymencie z dzie dziny fizyki wysokich energii. Szczegółowo opisuje system MCORD, elastyczny i modułowy detektor promieniowania kosmicznego za projektowany jako element zespołu detektorów MPD dla zderzacza NICA, oraz jego zastosowania, od detekcji mionów do pomiarów astro fizycznych. System akwizycji danych (DAQ) dla MCORD, wykorzystuje specjalistyczną kartę FMC (FPGA Mezzanine Card) do wykrywania i znakowania czasowego zdarzeń z zestawu detektorów scyntyla cyjnych. ARTIQ odgrywa kluczową rolę w systemie MCORD, pełniąc rolę kompleksowego systemu zarządzania i sterowania, umożliwiając precyzyjne operacje w czasie rzeczywistym, znakowanie czasowe i transfer danych. Użytkownicy łatwo mogą łączyć się z systemem dzięki przyjaznemu dla użytkownika, opartemu na Pythonie językowi domenowemu. Połączenie systemu MCORD i ARTIQ pokazuje poten cjał zastosowania tego ostatniego poza jego pierwotnym obszarem, badaniami z dziedziny fizyki atomowej.

5

Sampler: Open-Source Data Acquisition Module for Quantum Physics

Kasprowicz Grzegorz, Harty Thomas, Bourdeauducq Sébastien, Jördens Robert, Allcock David, Slichter Daniel, Nadlinger David, Britton Joseph W., Sotirova Ana

International Journal of Electronics and Telecommunications

|

2022

|

Vol. 68. No. 4

761--766

EN

The Sinara hardware platform is a modular, opensource measurement and control system dedicated to quantum applications that require hard real-time performance. The hardware is controlled and managed by the ARTIQ, open-source software that provides nanosecond timing resolution and submicrosecond latency. The Sampler is a general-purpose precision ADC sampling unit with programmable gain and configurable interface. It is used in numerous applications like laser frequency and intensity servo. This paper presents the Sampler module construction and obtained characteristics.

6

Quantum 2.0

Romaniuk Ryszard

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2021

|

Vol. 62, nr 2

3--11

PL

Pod pojęciem technika kwantowa a w tym fotonika kwantowa rozumiemy tutaj elementy i układy, oraz metody i konstrukcje wykorzystywane w informacyjnych technologiach kwantowych nazywanych w literaturze dumnie i chyba jeszcze nieco na wyrost epoką Quantum 2.0. Niektóre z produktów epoki Q 2.0 są już na rynku. Można zamówić i kupić kwantowy grawimetr absolutny, kwantowy fotoniczny zegar atomowy dokładniejszy o co najmniej rząd wielkości od fontanny cezowej, a także można sobie samemu zbudować z dostępnych na rynku elementów swój komputer kwantowy elementarnej klasy NISQ. Elektronika testowa i kwantowe środowisko programistyczne ARTIQ i SINARA kosztują relatywnie niewiele, bo w wersji podstawowej zaledwie kilkanaście tysięcy Euro. Znacznie droższe jest serce kwantowe komputera NISQ w postaci np. zestawu pułapek jonowych wymagających krio-chłodzenia i precyzyjnego sterowania laserowego. Alternatywnie do obliczeń można także skorzystać z chmury kwantowej oferowanej publicznie przez niektóre największe firmy informatyczne. Fotonika kwantowa jest stosowana w niemal wszystkich rozwiązaniach informacyjnych technologii kwantowych. Wymaga specjalnego rodzaju źródeł i detektorów promieniowania optycznego, jednoczęstotliwościowych i jednofotonowych, splątujących fotony, generujących kubity, modulatorów, funkcjonalnych elementów nieliniowych jak kowerterów częstotliwości, fotonicznych układów scalonych, sprzęgaczy, światłowodów jednopolaryzacyjnych itp. W pewnej części rozwiązań można stosować klasyczne komponenty fotoniczne dla wysokiej jakości telekomunikacji światłowodowej. Artykuł opracowano głównie na podstawie raportu OSA-OIDA.

EN

By quantum technology, including quantum photonics, we understand here components and systems, as well as methods and constructions used in quantum information technologies, which in literature are called proudly, and perhaps even slightly exaggerated, the era of Quantum 2.0. Some of the Q 2.0 era products are already on the market. You can order and buy an absolute quantum gravimeter, a quantum photonic atomic clock more accurate at least an order of magnitude than a Caesium fountain, and you can also build your own elementary NISQ quantum computer from the components available on the market. Test electronics and quantum programming environment ARTIQ and SINARA cost relatively little, because in the basic version only several thousand Euro. The quantum heart of the NISQ computer is much more expensive, e.g. a set of ion traps that require cryo-cooling and precise laser control. Alternatively, you can also take advantage of the quantum cloud offered to the public by some of the largest IT companies. Quantum photonics is used in almost all information solutions of quantum technologies. It requires a special type of optical radiation sources and detectors, single-frequency and singlephoton, photon entangling, generating qubits, modulators, functional non-linear elements such as frequency converters, photonic integrated circuits, couplers, single-polarizing optical fibers, etc. Some quantum applications may use standard photonic components for high quality fiber optic communications. The paper was prepared using mainly OSA-OIDA report.