Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Open source experiment control hardware for quantum information processing and high energy physics

Kasprowicz Grzegorz, Kulik Paweł, 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, Kozakiewicz Paweł, Brown Ken, Hanasz Stanisław, Kamińska Anna, Kiepiela Marcin, Matyas Jakub, Mizrahi Jonathan, Przybysz Maciej, Risinger Drew, Sotirova Ana, Sowiński Mikołaj, Zhang Weida

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2023

|

Vol. 64, Nr 8

34--44

EN

Sinara is a modular, open-source measurement and control hardware ecosystem designed for beam-steering and quantum information processing applications that require deterministic high-precision timing. The Sinara system is based on industrial standards and comprises over 70 digital and analog input and output modules. The hardware is controlled and managed by ARTIQ, an open-source software system for experimental control that provides nanosecond timing resolution and sub-microsecond latency via a high-level programming language.

PL

Sinara to modułowa, typu „open-source”, platforma sprzętowo-programistyczna do pomiarów i kontroli, zaprojektowana dla zastosowań w akceleratorach cząstek i przetwarzaniu informacji kwantowej, które wymagają deterministycznego, precyzyjnego timingu. System Sinara opiera się na standardach przemysłowych i składa się z ponad 70 modułów cyfrowych i analogowych wejść i wyjść. Sprzęt jest kontrolowany i zarządzany przez ARTIQ, open-source’owe oprogramowanie do kontroli eksperymentów, które zapewnia rozdzielczość timingu na poziomie nanosekund i latencję w sub-mikrosekundach za pośrednictwem języka programowania wysokiego poziomu.

2

Ion trap quantum computer architecture

Kasprowicz Grzegorz, Kulik Paweł, Sowiński Mikołaj, Przywózki Tomasz, Poźniak Krzysztof, Wawrzyniak Zbigniew

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2023

|

Vol. 64, Nr 8

12--16

EN

Ion trap quantum computing (QC) is a promising technology with the potential to revolutionize many fields. However, there are still many challenges that need to be overcome before ion trap quantum computers become a reality. These challenges include scaling up the number of qubits, improving the co herence time of qubits, and developing new algorithms and software. Despite these challenges, ion trap quantum computing is a promising technology with the potential to revolutionize many fields. As the technology continues to mature, it is likely that we will see significant progress in overcoming the chal lenges and building large-scale ion trap quantum computers. These computers could have a profound impact on many fields, and they could help us to solve some of the world’s most chal lenging problems.

PL

Technologia komputerów kwantowych (KK) na pułapkach jo nowych to obiecująca technologia o potencjale zrewolucjoni zowania wielu dziedzin. Jednak przed tym, jak stają się one rzeczywistością, należy pokonać wiele wyzwań. Należą do nich skalowanie liczby kwantowych bitów (kubitów), poprawa czasu koherencji kubitów i tworzenie nowych algorytmów i oprogra mowania. Mimo tych wyzwań, technologia pułapek jonowych to obiecu jąca technologia potencjalnie rewolucjonizująca wielu dzie dzin. W miarę dojrzewania technologii, prawdopodobnie uda się znacząco pokonać te wyzwania i zbudować duże, jonowe komputery kwantowe. Te komputery mogą mieć głęboki wpływ na wiele dziedzin i pomóc nam rozwiązać niektóre z najbardziej skomplikowanych problemów na świecie.

3

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.

4

Education in Quantum Engineering at the Warsaw University of Technology

Kornakov Georgy, Wlazłowski Gabriel, Magierski Piotr, Buchner Teodor, Kasprowicz Grzegorz, Kikoła Daniel, Kisiel Adam, Pęcak Daniel, Sowiński Mikołaj, Tylutki Marek, Wierzbicki Michał, Zberecki Krzysztof

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2023

|

Vol. 64, Nr 8

97--99

EN

We introduce a theoretical and technical training curriculum con cept to incorporate Quantum Computing Technologies (QCT) into WUT’s quantum infrastructure (QTI). Ongoing activities involve accumulating necessary knowledge, preparing training materials, and creating presentations to establish a comprehensive curri culum concept for QCT. This concept is based on the existing QTI infrastructure at WUT. The primary objective of this endeavour is to develop a cohe rent educational framework and associated study resources for didactic applications in the field of quantum information tech nologies (QIT). These resources are intended for utilisation by WUT teams and students, tightly integrated with prospective research initiatives.

PL

Wprowadzamy koncepcję szkolenia teoretycznego i technicznego, którego celem jest włączenie Quantum Computing Technologies (QCT) do infrastruktury kwantowej (QTI) PW. Bieżące działania obej mują gromadzenie niezbędnej wiedzy, przygotowywanie materiałów szkoleniowych oraz tworzenie prezentacji w celu ustalenia komplek sowej koncepcji programowej dla QCT. Koncepcja ta bazuje na istnie jącej infrastrukturze QTI na PW. Głównym celem tego przedsięwzięcia jest opracowanie spójnych ram edukacyjnych i powiązanych zasobów badawczych do zastosowań dydaktycznych w dziedzinie kwantowych technologii informacyjnych (QIT). Zasoby te przeznaczone są do wykorzystania przez zespoły i studentów PW, ściśle zintegrowane z perspektywicznymi inicjaty wami badawczymi.

5

Design of a cryogenic integrated circuit for next-generation quantum computers

Kasprowicz Grzegorz, Siwiec Krzysztof, Kasprowicz Dominik, Wojciechowski Andrzej, Borkowski Adam, Pleskacz Witold, Sowiński Mikołaj, Przywózki Tomasz, Kulik Paweł, Poźniak Krzysztof, Wawrzyniak Zbigniew

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2023

|

Vol. 64, Nr 8

69--70

EN

In this project, we propose to develop intermediate-scale quan tum computation devices and complement the hardware with device-aware compilers for the trapped-ion platform. The proj ect cross-fertilizes three critical areas: (i) ion-trap development, pushing towards segmented ion traps with low heating rates; (ii) efficient compilation of quantum algorithms into low-level instruction circuits for segmented quantum information pro cessing that enable seamless integration of qubit shuttling operations; (iii) scalable, low-noise electronic circuits devel opment for fast operation of segmented ion-trap quantum information processors at room temperature and cryogenic conditions. Developed with the long-term vision of pushing towards 1000 qubits, the realised technology will serve as a plat form to drive the European quantum computation roadmap.

PL

W tym projekcie proponujemy opracowanie urządzeń do pośred niej skali obliczeń kwantowych i uzupełnienie sprzętu kompila torami obsługującymi urządzenia dla pułapek jonowych. Projekt krzyżuje trzy kluczowe obszary: (i) rozwój pułapek jonowych, dążąc do segmentowanych pułapek jonowych o niskich szyb kościach ogrzewania; (ii) wydajna kompilacja algorytmów kwantowych do obwodów instrukcji niskiego poziomu dla segmentowanego przetwarzania informacji kwantowych, które umożliwiają bezproblemową integrację operacji przesuwania kubitów; (iii) rozwój skalowalnych, niskoszumnych obwodów elektronicznych do szybkiej pracy segmentowanych proceso rów informacji kwantowej z pułapkami jonami w temperaturze pokojowej i warunkach kriogenicznych. Opracowana technolo gia, mająca na uwadze długoterminową wizję osiągnięcia 1000 kubitów, będzie służyć jako platforma do rozwijania europejskiej ścieżki obliczeń kwantowych.

6

CEZAMAT technical potential usage in organising the Quantum Computer Technology Laboratory

Kasprowicz Grzegorz, Wawrzyniak Zbigniew, Poźniak Krzysztof, Szmidt Jan, Sowiński Mikołaj, Kulik Paweł, Przywózki Tomasz, Kisiel Adam, Kornakov Georgy, Beck Romuald Bartłomiej, Wiśniewski Piotr, Knap Wojciech, Trzeciak Lech, Sypek Maciej, Nurczyk Piotr

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2023

|

Vol. 64, Nr 8

76--80

EN

CEZAMAT, the Centre for Advanced Materials and Technologies of the Warsaw University of Technology located in Warsaw, Poland, focuses on interdisciplinary research in advanced materials and technologies, collaborating with domestic and international part ners. CEZAMAT’s research spans a broad spectrum of advanced materials and technologies, including nanomaterials, advanced composites, functional, energy, environmental, and biomedical materials, and a quantum computing laboratory to facilitate qu antum computer technology development. CEZAMAT’s Quantum Technology Hub initiative seeks to create a hub for quantum computer infrastructure development. This endeavour involves collaboration, organisation, and coordination among research te ams and industrial partners, focusing on innovative technologies and strategic solutions. The centre thrives on interdisciplinary collaboration, working closely with scientists from other Polish institutions and publishing in esteemed academic journals.

PL

CEZAMAT, Centrum Zaawansowanych Materiałów i Technologii Politechniki Warszawskiej zlokalizowane w Warszawie, koncentruje się na interdyscyplinarnych badaniach w zakresie zaawansowanych materiałów i technologii, współpracując z partnerami krajowymi i mię dzynarodowymi. Badania CEZAMAT obejmują szerokie spektrum zaawansowanych materiałów i technologii, w tym nanomateriały, zaawansowane kompozyty, materiały funkcjonalne, energetyczne, śro dowiskowe i biomedyczne, a także laboratorium obliczeń kwantowych wspierające rozwój technologii komputerów kwantowych. Inicjatywa Quantum Technology Hub CEZAMAT ma na celu stworzenie centrum rozwoju infrastruktury komputerów kwantowych. Przedsięwzięcie to obejmuje współpracę, organizację i koordynację między zespołami badawczymi i partnerami przemysłowymi, koncentrując się na inno wacyjnych technologiach i rozwiązaniach strategicznych. Centrum stawia na współpracę interdyscyplinarną, ściśle współpracując z naukowcami z innych polskich instytucji i publikując w cenionych czasopismach akademickich.

7

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.

8

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.