Keysight Technologies Introduceert Quantum System Analysis: Een Sprong Vooruit in Kwantum EDA

Keysight Technologies (NYSE: KEYS) heeft zijn nieuwste innovatie onthuld: Quantum System Analysis, een oplossing voor kwantum EDA die het mogelijk maakt om kwantumsystemen op systeemniveau te simuleren en te optimaliseren. Deze nieuwe tool integreert elektromagnetisme, circuits en kwantumdynamica in één omgeving. De lancering van deze oplossing komt op een cruciaal moment, na de aankondiging van de Nobelprijs voor Natuurkunde 2025 voor doorbraken in supergeleidend kwantumcircuit, dat een belangrijk onderzoeksgebied is voor de nieuwe tool.

Wat Oplost Het?

Tot nu toe was de validatie van kwantumsystemen vaak afhankelijk van gefragmenterde toolchains en herhaalde cryogene experimenten, die zowel kostbaar als tijdrovend zijn. Quantum System Analysis biedt een geïntegreerde workflow van “ontwerp tot experiment”, waardoor vroege validatie mogelijk is en ontwikkelingscycli kunnen worden verminderd:

• Complete systeemmodellering: van EM- en circuitontwerp tot systeemniveau-experimenten.
• Vermindering van cryogene tests: meer simulatie, minder iteraties in het cryostaat.
• Verbetering van ontwerptrust: evalueert prestaties en trouw voorafgaand aan fabricage of bedrading.

Belangrijkste Innovaties

1) Tijd Dynamica Simulator

Deze simulator modelleert de tijdsevolutie van kwantumsystemen, afgeleid van Hamiltonians uit EM- of circuitsimulaties. Het maakt het mogelijk om controlexperimenten zoals Rabi en Ramsey te reproduceren, terwijl coherentie, populaties en fouten in functie van pulsen en omgevingsfactoren geobserveerd kunnen worden.

2) Dilution Fridge Input Line Designer

Dit onderdeel modelleert nauwkeurig de inputlijnen van het cryostaat tot aan de qubits, waardoor het mogelijk is om thermisch geluid te analyseren, de effectieve temperatuur van de qubit te schatten en de koude fotonlekkage te minimaliseren. Het helpt bij het selecteren en positioneren van attenuators, filters en isolatoren om de systeemfideliteit te maximaliseren.

Waarom Het Belangrijk Is

• Van prototype naar qubit-fabriek: Deze platform verbindt verschillende fysieke domeinen, verlaagt de wrijving tussen teams (RF/EM, elektronica, kwantumcontrole) en versnelt de time-to-validation.
• Minder kosten en risico: Simuleren van setup en experimentele condities voordat cryogeen tijd wordt besteed, vermindert het technische risico en capex/opex.
• Fideliteit en yield: Optimaliseren van lijnen, pulsen en koppelingen vóór fabricage of integratie verhoogt de kans op het behalen van doelfideliteiten en coherenties die vereist zijn door NISQ-algoritmen.

Integratie en Bereik

• Maakt deel uit van ADS 2026 (Advanced Design System).
• Compatibel met supergeleidende platforms en uitbreidbaar naar andere modaliteiten zoals spin-qubits.
• Versterkt de bestaande workflows van Quantum Layout, QuantumPro EM en Quantum Circuit Simulation, wat volgens Keysight leidt tot een geünificeerd kwantumworkflow van EM → circuit → systeem.

Typische Toepassingsgevallen

• Ontwerp en tuning van inputlijnen (attenuatie, filtering, isolatie) om thermisch geluid te minimaliseren.
• Planning van controle-sequenties met realistische parameters uit fysiek ontwerp.
• Analyse van parasitaire koppelingen en crosstalk die de fideliteit van multi-qubit experimenten degraderen.
• Schatting van thermisch budget van het cryostaat en de impact daarvan op de fideliteit van poorten.

Voor Wie

• R&D-groepen in supergeleiding (universiteit en industrie) die iteraties in cryogene tests willen verminderen.
• Systeemintegratieteams die de correlatie tussen fysiek ontwerp en de kwantumrespons van het geheel moeten begrijpen.
• Fabrikanten en foundries die hun configuraties willen pre-valideren en de yield van multi-qubit stacks willen verbeteren.

Conclusie

Quantum System Analysis van Keysight voegt de ontbrekende schakel toe in de kwantum EDA: systeemniveau simulatie met timedynamica en cryostaatmodellering, waarbij de wereld van EM/circuit wordt verbonden met de fysica van de qubit. Minder “proef en fout” bij −273 °C; meer vroegvalidatie, fideliteit en innovatiesnelheid. Beschikbaar in ADS 2026, met een focus op supergeleidende qubits en een uitbreidbare roadmap naar andere platforms.

(Via: Keysight)