斯圖加特大學(xué)為他們的實(shí)驗(yàn)選擇了spectrum的一款任意波形發(fā)生器，其中金剛石中的單個(gè)原子被氮原子取代。這種方法是應(yīng)用于原子級(jí)的磁場探測器或量子計(jì)算機(jī)中的量子位的基礎(chǔ)。
去除單個(gè)原子
  斯圖加特大學(xué)物理系正在研究單一固態(tài)缺陷領(lǐng)域，特別關(guān)注金剛石中的氮空位（NV）中心，這些中心是通過去除碳原子并用氮原子取代形成的一個(gè)NV對(duì)。NV缺陷中心可作為一種原子大小的磁場傳感器，有效地利用納米級(jí)的核磁共振(NMR)裝置來檢測NV的自旋與微小的局部磁場的相互作用，從而檢測出強(qiáng)度和頻率。例如，測量硬盤驅(qū)動(dòng)器上微小的讀/寫頭的磁場強(qiáng)度，以使其具有特征。納米NMR功能也可以用于單個(gè)蛋白質(zhì)或薄膜的結(jié)構(gòu)分析，因?yàn)橹恍枰獛讉€(gè)自旋就可以測量這些小樣本，而不像正常大小的NMR。  在量子計(jì)算中，NVs也可以作為一個(gè)量子位，利用兩個(gè)自旋狀態(tài)和它們之間的疊加來處理。這是特別有趣的，因?yàn)樗鼈冊谑覝叵掠蟹€(wěn)定的自旋態(tài)，這與需要超低溫度和壓力的類似選項(xiàng)不同。在金剛石的深度上，一些NVs通常是5nm，這取決于將氮原子植入金剛石晶格的能量。其目的是能夠一次植入它們，為量子計(jì)算創(chuàng)建陣列。
任意波形發(fā)生器是必需的
  利用光激脈沖序列和微波和射頻脈沖對(duì)NV中心進(jìn)行控制。這需要非常精確的短脈沖序列。Spectrum的新一代任意波形發(fā)生器(AWG)被選擇為這一頻譜提供輸入，因?yàn)镾pectrum能夠提供所需的10個(gè)輸出通道（4個(gè)模擬通道和6個(gè)數(shù)字通道）的AWG提供輸入。Spectrum的模塊化設(shè)計(jì)理念使該公司能夠通過增加一個(gè)內(nèi)部子板來為標(biāo)準(zhǔn)的四個(gè)模擬通道增加六個(gè)額外的數(shù)字標(biāo)記通道，以提供額外的連接。所使用的AWG型號(hào)是DN2.663-04 generatorNETBOX，它是一個(gè)獨(dú)立的設(shè)備，通過以太網(wǎng)連接到控制PC。AWG控制激光器，使用IQ調(diào)制的微波信號(hào)，產(chǎn)生射頻脈沖，并觸發(fā)數(shù)據(jù)采集設(shè)備來確定自旋狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家Thomas Oeckinghaus解釋說:“實(shí)際上，它通過大量的輸出通道來運(yùn)行整個(gè)實(shí)驗(yàn)。”他正在做這項(xiàng)研究的博士學(xué)位。“選擇spectrum的AWG產(chǎn)品的關(guān)鍵因素是它的速度，因?yàn)槲覀兊膶?shí)驗(yàn)需要非常短的脈沖，時(shí)間在10到20納秒之間。在1.25 GSamples/s中，它可以用800皮秒的非常高的時(shí)間分辨率來控制他們。”
新的設(shè)備
  使用新的設(shè)備，特別是提供高靈活性的設(shè)備，總是很有挑戰(zhàn)性的，不過他發(fā)現(xiàn)用戶手冊文檔寫的非常清楚，這使安裝變得簡單明了。只遇到一個(gè)問題，Spectrum在第二天提供了一個(gè)新的驅(qū)動(dòng)程序并進(jìn)行了修復(fù)。他總結(jié)道:“在選擇新設(shè)備時(shí)，檢查清單中經(jīng)常可以忽略售后支持，”他總結(jié)道。 “第二天有一個(gè)修復(fù)程序給我留下了深刻的印象。這讓我有信心，如果我遇到問題，Spectrum會(huì)很快對(duì)它進(jìn)行解決。“Spectrum AWG的每個(gè)通道都有一個(gè)16位數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC），可以生成頻率范圍從DC到400 MHz的精確靈活的波形，以模擬真實(shí)世界的信號(hào)。為了生成長而復(fù)雜的波形，AWG具有多種操作模式，如單次，循環(huán)，F(xiàn)IFO，門控和序列重放。 AWG甚至可以在新波形數(shù)據(jù)發(fā)送到板載內(nèi)存時(shí)輸出信號(hào)。