2026-07-28
文章来源：富泰科技
作为量子计算核心技术路线之一，中性原子量子计算凭借大规模可扩展量子比特阵列、高保真量子门、成熟光学控制体系，成为当下科研领域的研究热点。
从原子冷却、光镊阵列搭建、AOD动态扫描，到里德堡量子门操控，整套实验系统的核心运行，都高度依赖高稳定、高精度、可同步的射频信号。
而DDS直接数字频率合成器，早已不是简单的信号发生设备，而是贯穿中性原子量子实验全流程的核心控制中枢。
针对量子实验超低噪声、多通道同步、高精度时序控制的刚需，Sigtrona 推出 FlexDDS-HD 高密度超低相噪DDS完整解决方案，完美适配中性原子量子计算全场景应用。
1、为什么中性原子量子实验，必须用DDS
中性原子实验的激光调控，并非直接控制光源，而是通过AOM声光调制器、AOD声光偏转器实现精准调控。
上图引自Large Number of Atoms Trapped In an Array Bolsters Quantum Computing - IEEE Spectrum
由DDS输出高精度射频信号驱动AOM/AOD，可一站式实现五大核心功能：
✅ 激光频率精准调节
✅ 激光光强稳定控制
✅ 光束高速偏转扫描
✅ 实验精密时序控制
✅ 光场相位精准调控
简言之，DDS的性能上限，直接决定中性原子量子系统的稳定性与保真度。
2、DDS三大核心优势，适配量子实验刚需
1. 超低相位噪声，延长量子相干时间
量子比特对相位抖动极度敏感，普通信号源的相位噪声，会直接导致原子退相干、拉曼操控误差增大、里德堡量子门保真度大幅下降。
FlexDDS-HD依托数字合成架构+低噪声参考时钟，从源头抑制相位抖动，为长时间量子态操控、高精度量子门操作，提供极致稳定的射频基底。
2. 多通道严格同步，保障光镊阵列一致性
当下中性原子系统已从数十原子阵列，升级至数百、上千大规模比特阵列，多路信号同步性成为实验核心瓶颈。
多通道相位漂移、时钟偏差、时序误差，都会造成光镊阵列偏移、原子重排紊乱、双比特门操作失效。
FlexDDS-HD支持多通道共用同一参考时钟，实现纳秒级严格同步，彻底解决多路信号异步问题，保障大规模原子阵列运行一致性。
3. 超高频率分辨率，可编程全流程时序控制
原子冷却、拉曼跃迁、光镊动态移动、里德堡激发、原子阵列重排……不同实验阶段，需要差异化的射频调控策略。
DDS可实现：
亚赫兹级超高频率分辨率
幅度、频率、相位实时动态切换
外部触发精准时序执行
实验波形预存，一键运行完整实验流程
相比多台独立信号源，同步性更强、系统架构更简洁、调试效率更高。
3、FlexDDS-HD 硬核性能，专为量子实验定制
1. 高密度同步输出，适配大规模原子阵列
采用模块化3U机架式架构（FlexDDS-HD-RACK-84），单机箱最大可搭载24块DDS模块，支持48路射频同步输出。
单模块标配双路RF输出+3路数字IO+全局同步触发，可完美替代多台传统信号源，大幅简化布线、消除同步误差。
2. 超低相噪参考时钟，极致稳定基底
可选配 FlexDDS-HD-ULN-1G 超低相噪时钟，搭载温控晶振，支持铷钟/GPS驯服输入：
日老化率＜±5 ppb
首年老化率＜±300 ppb
1GHz超低噪声参考信号输出
最大程度降低系统相位噪声，提升量子态长期稳定性。
3. 高精度核心参数，适配冷原子精细调控
搭载ADI高端AD9910芯片，性能拉满：
1GS/s超高采样率
300kHz～400MHz宽频输出
0.23Hz超高频率分辨率
完全满足铷、铯冷原子实验的精细化频率调节需求。
4. 独立时序处理器，精准控制实验流程
内置DCP数字指令处理器，支持频率扫描、相位跳变、幅度斜坡、Chirp扫频、外部触发等全功能调控，时序精度高达8ns。
可提前预存全套实验流程，一键触发自动运行，大幅降低实验操作难度。
4、核心应用场景
光镊阵列动态重排：微秒级调节AOD驱动频率，实现光束高速偏转、二维原子阵列快速重构
里德堡量子门操控：保障多路拉曼光相位长期一致性，提升量子门、纠缠态制备保真度与稳定性
长时间量子线路运行：大容量指令缓存，复杂时序无延迟运行，大幅提升量子实验效率与重复性
注：参考资料：Sigtrona flexdds-hd-flyer.pdf、FlexDDS-HD r1.2a 官方操作手册
详情参见Sigtrona官网：https://www.sigtrona.com/
