Keysight: Quanten-Entwicklung mit neuer Simulationslösung
Keysight Technologies hat die Einführung von Quantum System Analysis bekannt gegeben, einer neuen EDA-Lösung (Electronic Design Automation), mit der Entwickler von Quantensystemen diese auf Systemebene simulieren und optimieren können.
Die neue Funktion stelle eine bedeutende Erweiterung des Quantum-EDA-Portfolios von Keysight dar, zu dem Quantum Layout, QuantumPro EM und Quantum Circuit Simulation gehören, so das Unternehmen. Die Ankündigung komme zudem zu einem entscheidenden Zeitpunkt für diesen Bereich, insbesondere nach der Verleihung des Nobelpreises für Physik 2025, mit dem Fortschritte bei supraleitenden Quantenschaltungen gewürdigt wurden – einem Kernbereich der neuen Lösung von Keysight.
Die Quantenanalyse auf Systemebene war lange Zeit eine Herausforderung, da es sehr komplex ist, verschiedene physikalische Bereiche – Elektromagnetik, Schaltkreise und Quantendynamik – in einer einheitlichen Simulationsumgebung zu integrieren. Herkömmliche Ansätze basieren oft auf fragmentierten Tools und wiederholten kryogenen Experimenten, die zeitraubend und kostspielig sind. Quantum System Analysis von Keysight schließt diese Lücke, indem es eine einheitliche Plattform bereitstellt, die eine frühzeitige Validierung von Quantensystemdesigns ermöglicht, Entwicklungszyklen verkürzt und die Zuverlässigkeit des Designs verbessert.
Quantum System Analysis ermöglicht es Forschern, den Quanten-Workflow von den ersten Design-Phasen bis hin zu Experimenten auf Systemebene zu simulieren, wodurch die Abhängigkeit von kostspieligen kryogenen Tests verringert und die Validierungszeit verkürzt wird. Dieser integrierte Ansatz unterstützt Simulationen von Quantenexperimenten und umfasst Tools zur Optimierung der Eingangsleitungen von Misch-Kryostaten hinsichtlich thermischem Rauschen und Qubit-Temperaturberechnung.
Quantum System Analysis führt zwei entscheidende Neuerungen ein: Der Time Dynamics Simulator modelliert die zeitliche Entwicklung von Quantensystemen unter Verwendung von Hamilton-Operatoren, die aus elektromagnetischen oder Schaltungssimulationen abgeleitet wurden. Dies ermögliche eine genaue Simulation von Quantenexperimenten wie Rabi- und Ramsey-Pulsing und hilft Forschern, das Verhalten von Qubits im Laufe der Zeit zu verstehen.
Der Dilution Fridge Input Line Entwickler ermöglicht die präzise Modellierung von Kryostat-Eingangsleitungen zu Qubits, wodurch eine Analyse des thermischen Rauschens und eine effektive Schätzung der Qubit-Temperatur möglich sind. Durch die Simulation der Eingangsarchitektur des Kryostaten können Entwickler das Eindringen thermischer Photonen minimieren und die Systemtreue verbessern.
Chris Mueth, Senior Director for New Markets bei Keysight, sagte: „Quantum System Analysis markiert die Vollendung eines wirklich einheitlichen Quanten-Design-Workflows, der die elektromagnetische und Schaltungsmodellierung nahtlos mit einer umfassenden Simulation auf Systemebene verbindet. Durch die Überbrückung dieser Bereiche entfällt die Notwendigkeit fragmentierter Toolchains und wiederholter kryogener Tests, was schnellere Innovationen und mehr Vertrauen in die Entwicklung von Quantensystemen ermöglicht.“
Mohamed Hassan, Leiter der Abteilung Quantum Solutions Planning bei Keysight, ergänzte: „Quantum System Analysis ist ein großer Fortschritt bei der Beschleunigung der Quanteninnovation. Mit Simulationen reduzieren wir die Notwendigkeit wiederholter kryogener Experimente und ermöglichen es Forschern, Designs auf Systemebene früher im Entwicklungszyklus zu validieren.“
Quantum System Analysis ist als Teil der Plattform Advanced Design System (ADS) 2026 von Keysight verfügbar und ergänzt bestehende Quanten-EDA-Lösungen. Es unterstützt supraleitende Qubit-Plattformen und ist auf andere Modalitäten wie Spin-Qubits erweiterbar, was es zu einer vielseitigen Wahl für Quanten-F&E-Teams machen soll.
