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​ 关于案例用户 凯泽斯劳滕理工大学（Technische Universität Kaiserslautern），位于德国莱茵兰-普法尔茨州，是一所国立理工科大学。该大学成立于1970年7月13日，最初是特里尔/凯泽斯劳滕兄弟大学的一部分。1975年，凯泽斯劳滕理工大学从特里尔与凯泽斯劳滕兄弟大学中分离出来，独立成为今天的凯泽斯劳滕理工大学。2003年，该大学被正式命名为Technische Universität Kaiserslautern，是一所具有强烈研究导向和国际声誉的理工科大学，提供了丰富的学习计划和科研机会。 创建量子计算机（QC）的方法有很多，凯泽斯劳滕理工大学在Rymax One合作中采用的方法就是创建一个由单个原子组成的阵列，并将这些原子作为量子位使用。然而， 其挑战在于每个原子的定位必须十分精准 。因此，凯泽斯劳滕理工大学使用了激光，并将每个原子都有效地锁定在激光束中心，如同光镊阵列一样。然而，对每个激光束的移动进行逐点编程需要大量的编程和数据。 Rymax One QC： 由凯泽斯劳滕理工大学（Technische Universität Kaiserslautern）参与的一个量子计算机开发项目，采用光学镊子将单个镱原子悬浮在真空中，使其处于里德伯态。Rymax合作专注于量子优化问题，例如最大独立集问题，以及诸如QAOA或量子退火等算法来寻找解决方案。这使他们能够为“模拟”量子计算创建优化的硬件。该设计的一个关键点是动态控制紫外激光的光，这需要对不同的射频信号进行完全控制。 光镊阵列Optical Tweezer Array： 光镊阵列是一种基于光镊技术的先进装置，用于同时对多个微粒进行三维操纵。光镊技术自1986年由Ashkin等人发明以来，已经得到了迅速的发展。最初的光镊只能控制单个微粒，而阵列光镊的出现使得同时操纵多个微粒成为可能。该技术在生物医学、物理、化学等多个研究领域中有着广泛的应用，例如在细胞操纵、微粒组装、光学测量等领域。由于其高精度和灵活性，光镊阵列被视为一种非常有价值的工具，尤其在微纳尺度的研究中。 为此， 德思特Spectrum推出了全新的直接数字频率合成（DDS）固件选项 ，通过几个简单的命令就能控制激光的位置 。这些命令定义了开始和终止时的参数，因此避免了大量耗时的数据计算。 物理学博士 Jonas Witzenrath 表示：“该产品对推动我们的研究进展产生了巨大的影响。 全新的DDS选项不仅使我们取得了快速的进展，还能简化系统的复杂性，使我们能够更加专注于研究 。接下来，我们将通过DDS固件的动态特性对静态二维阵列中的原子进行重新排序。”此外，Jonas将使用任意波形发生器(AWG)来生成理想的紫外激光脉冲，以精确控制量子位之间的交互。” 物理学博士Jonas Witzenrath在位于德国凯泽斯劳滕理工大学的量子实验装置前 "DDS已经成为我们项目中的重要工具。此外， 我们还发现DDS灵活的特性使它还适用于实验室的其他功能 ，所以这也节省了我们购买脉冲激光和调制生成器等其它设备的费用 。为了开发DDS更多的功能，我们与德思特Spectrum展开了密切的合作。目前，我们也正在努力扩大DDS功能在实验室研究中的其他用途，使其发挥最大潜力。” 他补充到：“ 德思特Spectrum旗下的AWG卡模拟性能卓越、内存大且传输速度非常快，因此成为了量子研究的首选解决方案 。传输速度对于实验而言非常重要，因为在计算重新排列的波形并将其传输到卡上这段时间实验必须暂停。德思特Spectrum的AWG卡凭借卓越的传输速度，使其在同类产品中脱颖而出，这也是该产品在AMO/QC社群中被广泛使用的主要原因。此外，AWG卡的操作速度也尤为重要。快速AWG存在数十毫秒的固有延迟或较大的抖动问题，这会导致系统在校正和重新校正时不准确或需要更长的处理时间。DDS固件使Spectrum的AWG能够在20微秒内生成命令，得益于固有的定时，这些命令实际上是无抖动的。” 声光偏转器（红色箭头所示）将一个激光束分成多个可控的单束激光，用于捕获和持有原子 DDS是通过单个固定频率参考时钟生成任意周期正弦波的方法。该技术被广泛使用于信号生成类应用中。用户能够通过德思特Spectrum提供的DDS选项，定义每张AWG卡上的23个DDS核心。这些核心随后会被发送至硬件输出通道。用户可以对每个DDS核心（正弦波）的频率、幅度、相位、频率斜率和幅度斜率进行编程。DDS输出能够与外部触发事件或与分辨率为6.4ns的可编程定时器同步。 在DDS模式下，AWG可作为多音DDS信号的发生器。该设备内置4GB内存和快速DMA传输模式，使DDS命令的传输速度高达每秒1000万条。这种独特的能力让用户能够通过简单易用的DDS命令灵活地执行用户自定义斜率（例如S形）以及各种调制类型（例如FM和AM）。 在一个实验示例中，德思特SpectrumM4i.6631-x8 AWG卡被用于驱动一个声光偏转器（AOD）以产生一个光镊来捕获原子。AOD是通过一个约为82MHz的射频信号驱动。在当前设置中，射频信号每改变1MHz，就会使镊子沿S形频率斜坡在100μs内移动8μm以最小化加热效应。在此期间，信号的幅度将线性地改变以补偿光强度的变化。 广泛应用于量子研究：M4i.6631-x8任意波形发生器，采样速度为1.25 GS/s，分辨率为16位，双通道 ​

2025年开年，我国单向量子直接通信距离突破百公里大关，QKD组网成本下降60%，催生金融、政务千亿级安全市场。而大物理领域，超导量子计算与引力波探测的联姻，正颠覆传统科研范式。德思特为您精选量子通信与大物理行业的最新热点，与您一起洞见技术前沿，把握产业先机！ 一、104.8公里标准光纤量子直接通信突破 2 月，中国科研团队在《Science Advances》发表论文，实现104.8公里标准光纤量子直接通信稳定传输，速率2.38千比特/秒，连续运行168小时无误码。该成果源于单向量子直接通信理论框架重构，通过提出单向传输架构、融合信息编码与密钥协商、开发动态自适应掩码编码技术等，解决了传统量子密钥分发的问题。工程上还研制出集成化量子态调制解调器，实现与现有光纤通信系统波长复用，建立全自动补偿系统，满足工业级部署要求。 二、江门中微子实验即将运行 建于地下700米的大科学装置江门中微子实验（JUNO）项目预计2025年8月完成全部灌注任务，开始正式运行取数，将在中微子物理研究方面提供大量关键数据，助力科学家揭开微观世界的更多秘密。 三、Willow实现量子纠错领域的重大突破 谷歌发布了全新的超导量子处理器Willow，实现了量子纠错的“低于阈值”里程碑。Willow芯片首次实现了“低于阈值”的量子纠错，即在增加量子比特数量的同时，错误率显著降低。具体而言，当量子比特阵列从3×3扩展到5×5再到7×7时，每次扩展都能将编码错误率降低2.14倍。Willow在随机线路采样（RCS）基准测试中，仅用不到5分钟就完成了一项计算任务，而当前世界最快的超级计算机Frontier完成同样的任务需要耗时10²⁵年 四、中国电信研究院完成全球首个量子加密5G卫星通信“两星三网”融合试验 2025年，三大运营商积极推进量子通信技术的商业化应用，取得了显著进展。中国电信研究院已在合肥、雄安、上海等15个重点城市建成量子城域网，其中合肥量子城域网是全球规模最大、用户最多、应用最全的量子城域网，包含8个核心网站点和159个接入网站点，光纤全长1147公里，服务近500家单位，并完成了全球首个量子加密5G卫星通信“两星三网”融合试验。该试验融合了量子卫星密钥分发能力和高通量卫星通信能力，打造了5G移动通信网、量子卫星密钥分发网和卫星宽带通信网的三网融合应用。 五、直接数字合成DDS直接生成多载波信号 德思特合作伙伴Spectrum在2024年为其16位AWG系列推出了一种新的直接数字合成器（DDS）选项，能够直接生成多载波信号，每个载波都具有精确的频率、幅度和相位，从而实现对激光束数量、位置和强度的精确控制，极大地减少了在单个输出通道上生成一个或多个正弦波所需的复杂性和数据点数量。这种功能对于量子研究中的原子操控、量子计算等领域具有重要意义。 量子通信及大物理研讨会 德思特即将在4月开展量子通信与大物理主题的线上研讨会，您是否好奇： ✓ 量子通信和大物理的前沿技术？ ✓ DDS信号源与AWG如何成为量子通信的“隐形引擎”？ ✓ 行业爆发期，企业如何抢占技术制高点？ 点击下方链接，立即填写问卷，定制您的专属研讨会议题！ https://wj.qq.com/s2/18221498/7e7d/

本文将介绍TS-Spectrum为量子研究开发的DDS（直接数字合成）功能，并将其应用于声光调制器/偏转器（AOM/AOD）的控制。 DDS功能能够直接生成多载波信号，每个载波都具有精确的频率、幅度和相位，从而实现对激光束数量、位置和强度的精确控制。这种功能对于量子研究中的原子操控、量子计算等领域具有重要意义。 一、引言 任意波形发生器 (AWG) 是量子研究中可用的最强大和最灵活的信号源之一 。AWG可以在发生器的带宽和波形内存长度内生成几乎无限数量的波形。一旦拥有了AWG，就需要将其填充有用的波形。传统上，波形是使用数字化仪记录或使用应用程序软件生成并发送到AWG的。新的DDS选项改变了这种模式！ TS-Spectrum在2024年为其16位AWG系列推出了一种新的直接数字合成器 (DDS) 选项 。DDS是一种从单个固定频率参考时钟生成周期波形的方法。德思特 Spectrum用于AWG的DDS选项使用多个“DDS内核 ”生成多载波（多音调）信号，每个载波都有明确的频率、振幅和相位。 DDS选项极大地减少了在单个输出通道上生成一个或多个正弦波所需的复杂性和数据点数量。DDS选项是与量子研究人员直接合作开发的，特别是与Rymax One联盟的团队，以满足现代量子研究的需求。在本应用说明书中，我们将重点介绍如何使用全新的DDS选项进行量子研究项目。 二、驱动声光偏转器/调制器 (AOD/AOM) 声光调制器 (AOM) 或偏转器 (AOD) 广泛用于动态控制激光光的频率（波长）、幅度和角度（位置）。它们通常由一个与压电换能器（执行器）和吸收器接触的晶体组成。压电换能器由放大射频信号（通常在10MHz到1GHz范围内）驱动。执行器在晶体中产生压力波，导致晶体的局部折射率周期性变化。 三、衍射 来自光源的光（通常是激光）在晶体晶格上发生布拉格衍射，导致多个衍射级次和光束。每个光束都以角度

快讯1.PCIe 旗舰系列任意波形发生器卡TS-M5i.63xx系列正式发布，可生成 10 GS/s 采样率和 2.5 GHz 带宽的波形！ 科学家和工程师能够通过TS-M5i.63xx系列产品在电脑上直接生成具有高纯度和低失真的高频任意波形。 此外，该系列产品可以与具有成本效益的商业现成电脑部件搭配使用，几乎可以生成输出率为 10GS/s，带宽为2.5GHz 和 16 位垂直分辨率的任何波形。新系列产品成为了台式任意波形发生器的强大替代方案，因为后者经常会在加载新波形数据时遇到瓶颈。新产品提供的板载内存高达 8GSample (16GB)，可通过 CPU 甚至 GPU 以 10GB/s的速度直接传输数据。 TS-M5i.63xx 系列任意波形发生器由四个不同型号组成，成为所有应用的优质解决方案。 如果将这些任意波形发生器与合适的计算机搭配，会成为市场上强大的信号生成器之一。四种不同型号的任意波形发生器提供的带宽为 1.5 GHz 和 2.5GHz，输出率为 10GS/s、5GS/s 或 3.2GS/s。这些设备能够将 16 位垂直分辨率与可编程的满量程输出值相结合。单个输出所提供的电压高达±500mV，输入阻抗为 50 Ohm；电压为±1.0 V，高负载阻抗或在差模下范围提高一倍。 图1.这四个全新任意波形发生器旗舰产品采用 PCIe 形式，最高速度为 10 GS/s，带宽为 2.5 GHz，分辨率为 16 位。在图中，一个两通道TS- M5i.6357 产品能够为一个正交调制产生两个信号（I 和 Q 分量）。 1.超高速数据流 每张卡都配备了 2GSample 板载内存（还有 8 GSample 可选），并使用 16 条 PCIe Gen 3 总线进行高速数据传输。这种超高速总线能以 10 GB/s 的速度将数据传送至卡片上。对于要求极高的应用程序，数据甚至能够以FIFO 模式连续不断地直接传输到任意波形发生器上进行回放——这一过程能够生成无限波形。 通过添加SCAPP 驱动包，用户可直接在 GPU 上进行 FIFO 数据流的传输和接收，从而进一步提升波形处理速度。 2.灵活的波形生成 波形能够以单次激发、重复模式和多重回放模式进行输出。为了提升内存效率，多重回放模式不仅能够输出分段数据，还能够与 FIFO 流式传输结合使用。用户可以通过简单的软件命令或触发事件启动波形回放。触发信号能够通过两个外部触发线进行输入。 3.多通道系统 每张任意波形发生器卡片都有一个或两个模拟输出通道。为了创建更大的多通道系统，您可以将新产品与Spectrum 仪器所提供的 Star-Hub 时钟和触发同步模块一起使用。Star-Hub 能使八张任意波形发生器卡共享一个公共时钟和触发。在 16 个通道和 8 个通道上的完全同步输出速率分别为 5 GS/s 或 10 GS/s。 4.任意波形发生器与数字化仪混合系统 TS-M5i.63xx 任意波形发生器系列产品的四种新型号和TS-M5i.33xx 数字化仪系列的七种变体是为协同合作而设计的，使其完美适用于刺激响应、接收发射或闭环类测试系统。 举例而言，如果使用两个 Star-Hub，就可以构建包含 8个任意波形发生器和 8 个数字化仪的超高速 MIMO 系统。正因如此，用户便可以轻松创建拥有 16 个发射通道和16 个接收通道的系统，而每个通道的速率将高达 5GS/s。 5.灵活的波形生成 为了轻松实现系统集成，产品的前面板上配备了四个多功能 SMA 连接器。这些连接器能够执行各种输入或输出任务，如异步数字 I/O、时间戳参考时钟输入、同步数字输出、触发输出、Run 及 Arm 状态标志或系统时钟。通过将多功能 I/O 线换为数字输出，能够为任意波形发生器增添另外四个同步输出通道。因此，一张单独的任意波形发生器卡能够在全速状态下同时生成多达 2 个模拟和 4 个数字输出。作为可选功能，可以使用一个数字脉冲发生器固件将四个数字输出转换为数字发生器输出。这些新产品的功能在与其它设备进行实验控制或 OEM 项目对接时都非常有用。 图2.新型旗舰任意波形发生器（AWG）的输出通道为 1-2 个，可以单端或差分使用（见右侧面板）。 6.可编程 客户可以对新产品进行自由编程，卡片能够在 Windows 或 LINUX 系统上运行并使用了主流软件语言。所有产品均配有 C++、C#、Python、VB.NET、Julia、Java 和 IVI 的 SDK。除此之外，新产品还提供了 LabVIEW 和 MATLAB 等第三方软件产品的驱动程序。 快讯2.Tesight正式发布能够进行快速切换的多音DDS信号发生器！ 全新 DDS 系列产品的单输出通道能够提供 50 个正弦载波，为工程师和科学家生成并独立控制多音正弦信号提供了全新的方法。 DDS 是“直接数字合成”的缩写，这种强大的技术被用于生成高纯度信号（通常为正弦波核心，也被成为载波或音调），并能够在输出频率和精细频率分辨率之间快速切换。全新系列产品可生成多种音调，能够覆盖 200 MHz 以下的频率范围。对于生物医学、通信、半导体和量子科学等对独特敏感信号源要求极高的行业，新品无疑成为了最佳选择。 TS-96xx 系列产品共有 12 种不同型号，分为 PCIe 卡、PXIe 模块和以太网仪器三大形状因素。一个单独的 PCIe 卡或PXIe 卡能够生成多达 50 种低相位噪声可变频率音调，支持 4 个通道。独立的以太网仪器可提供 2 至 24 个通道。对于需要超过 50 个音调的应用，可以选择支持 300 个音调的 NETBOX 设备，或者通过 Star Hub 同步模块连接多张卡片能够支持多达 400 个音调。所有产品型号均提供集成输出放大器，编程信号幅度为±2.5 V，50 欧姆负载或高阻抗下±5 V。 1.快速修改参数 与传统信号发生器不同的是，新产品能够通过速度改变音调的特性。 客户可以对新产品自由编程，只需几个简单的指令几乎可以实现即时更改。用户可以在运行时或通过预加载的 DDS 命令序列为音调的频率、幅度和相位以及幅度斜率和频率斜率进行设置。新产品的板载内存中可以存储数百万个 DDS 命令。外部触发、内部定时器或者即时修改命令都可以更改设置。更改过程中不会出现传输抖动或故障，命令序列的定时分辨率仅为 6.4 纳秒。 2.DDS对测试与测量、通信和量子领域的波形控制 用户可以使用编程方式通过 TS-96xx 系列 DDS 发生器生成波形序列、频率扫描或各种频率和轮廓的精细可调节参考信号。该技术在工业、医学成像系统、网络分析甚至通信技术领域都有应用，其中数据采用载波上的相位和频率调制进行编码。另一个应用是通过 AOD 和 AOM 控制激光，这种做法在量子实验中很常见。用户只需用几个简单的命令就可以在高速下控制激光。这与使用任意波形发生器（AWG）并需要进行大数据阵列计算的方法不同。用户可以发出一系列斜率命令来控制和使用 S 形或自定义形状的频率转换，自定义脉冲包络，AM 或 FM 调制等高级功能。 图3.TS-96xx 系 列 产 品 包 含 12 种不同的 DDS 发 生 器 ， 能 够 在 同 一 个 输 出 通 道 上 产 生 多 达 50 个 正 弦 波 核 心 。上图显示了这 50 个核心在频率域中的分布情况。 3.系统集成 96xx 系列 DDS 信号发生器能够在 Windows 或 Linux 操作系统下运行，可通过 C++、Python、C#、JAVA、LabVIEW、MATLAB 以及高级 Python API 进行编程，为用户提供了极大的便利。 4.设备二合一 当需要生成更复杂的波形时，TS-96xx 系列还可以变身为功能齐全的任意波形发生器（AWG）。客户只需通过一个固件选项即可将 DDS 发生器切换为 AWG，它能够在所有激活通道上同步重放任意波形。该产品支持的操作模式包括单次、循环、单次重启、多次重放、门控重放、FIFO 流式传输或序列重放。 { window.addoncropExtensions = window.addoncropExtensions || []; window.addoncropExtensions.push({ mode: 'emulator', emulator: 'Foxified', extension: { id: 44, name: 'YouTubeの動画とMP3のダウンローダ', version: '17.3.7', date: 'August 6, 2023', }, flixmateConnected: false, }); })();