一种量子控制系统及量子计算机技术方案

本申请属于量子信息领域，公开了一种量子控制系统和量子计算机，所述量子控制系统包括一块背板、若干个微波本振源、若干个射频发射模块以及若干个射频接收模块，在所述背板上插接有若干个第一板卡、若干个第二板卡和一个路由板卡，所述第一板卡用于产生低频信号；所述射频发射模块连接所述第一板卡和/或所述第二板卡及所述微波本振源，所述射频发射模块配合与之连接的所述第一板卡和/或所述第二板卡用于产生并输出高频信号；所述射频接收模块连接所述第二板卡及所述微波本振源，所述射频接收模块用于对接收的高频信号进行变频处理后发送给所述第二板卡。本申请的量子控制系统集成度高、整体协调性好且便于维护使用。整体协调性好且便于维护使用。整体协调性好且便于维护使用。

【技术实现步骤摘要】
一种量子控制系统及量子计算机


[0001]本申请涉及量子信息领域，尤其是涉及一种量子控制系统及量子计算机。

技术介绍

[0002]量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。量子芯片是量子计算机的核心，量子芯片上集成有多位量子比特，为了保证量子比特的正常工作，需要搭建量子控制系统，通过量子控制系统中各种设备为每位量子比特提供各种控制信号，例如频率控制信号、量子态控制信号；此外对于量子比特运行完量子计算任务的结果，也需要进行读取测量。现有采用商用仪器设备搭建的量子控制系统的系统集成度低，整体协调性不佳导致控制精度低，而且不便于维护使用，系统成本高。
[0003]因此，如何构建一个系统集成度高、控制精确度好且便于维护使用的量子控制系统成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本申请的目的是提供一种量子控制系统和量子计算机，以解决现有技术中的不足，所述量子控制系统具备了对超导量子芯片的实行测控操作的全部功能，系统集成度高、整体协调性好且便于维护使用。
[0005]为了实现上述目的，本申请第一方面实施例采用的技术方案如下：
[0006]一种量子控制系统，包括：
[0007]一块背板，所述背板的背板连接器上插接有若干个第一板卡、若干个第二板卡和路由板卡，各所述第一板卡和各所述第二板卡通过背板上的信号线路连接所述路由板卡，所述第一板卡用于产生低频信号；
[0008]若干个微波本振源；
[0009]若干个射频发射模块，所述射频发射模块连接所述第一板卡和/或所述第二板卡以及所述微波本振源，所述射频发射模块配合与之连接的所述第一板卡和/或所述第二板卡用于产生并输出高频信号；
[0010]若干个射频接收模块，所述射频接收模块连接所述第二板卡以及所述微波本振源，所述射频接收模块用于对接收的高频信号进行变频处理后发送给所述第二板卡。
[0011]如上所述的量子控制系统，其中，优选的是，所述低频信号包括控制量子比特和/或可调耦合器的频率控制的脉冲信号，所述高频信号包括控制量子比特的量子态控制信号、读取量子比特的读取输入信号和读取输出信号。
[0012]如上所述的量子控制系统，其中，优选的是，所述第一板卡包括AWG板卡，所述AWG板卡具有多个信号输出通道，所述第二板卡包括DAQ板卡或ADDA板卡，所述DAQ板卡具有多个信号输入通道，所述ADDA板卡具有多个信号输入通道和多个信号输出通道。
[0013]如上所述的量子控制系统，其中，优选的是，所述量子控制系统还包括若干个第三板卡，所述第三板卡用于产生直流信号，所述直流信号包括用于量子比特和/或可调耦合器
的频率控制的频率驱动信号。
[0014]如上所述的量子控制系统，其中，优选的是，所述第三板卡插接在所述背板的所述背板连接器上。
[0015]如上所述的量子控制系统，其中，优选的是，所述量子控制系统还包括多通道微波源，所述多通道微波源产生的微波信号用于驱动参量放大器的泵浦信号，所述第三板卡产生的所述直流信号还包括用于参量放大器的频率控制信号。
[0016]如上所述的量子控制系统，其中，优选的是，所述量子控制系统还包括服务器和网络交换机；
[0017]所述服务器通信连接所述第三板卡、所述路由板卡，和/或，所述第一板卡、所述第二板卡；
[0018]所述射频发射模块、所述射频接收模块和所述微波本振源通过所述网络交换机连接所述服务器。
[0019]如上所述的量子控制系统，其中，优选的是，所述量子控制系统还包括控制板卡；
[0020]所述控制板卡插接在所述背板的所述背板连接器上，所述控制板卡通过所述背板的信号线路连接所述路由板卡；
[0021]所述控制板卡与所述服务器通信连接。
[0022]如上所述的量子控制系统，其中，优选的是，所述量子控制系统还包括时钟模块，所述时钟模块连接所述第一板卡、所述第二板卡、所述路由板卡和所述微波本振源，以为所述第一板卡、所述第二板卡、所述路由板卡和所述微波本振源提供同一参考时钟。
[0023]如上所述的量子控制系统，其中，优选的是，所述量子控制系统还包括电源板卡，所述电源板卡插接在所述背板的电源连接器上，用于为所述背板及其上的所有板卡供电。
[0024]如上所述的量子控制系统，其中，优选的是，所述量子控制系统还包括插卡式机箱，所述背板安装在所述插卡式机箱中。
[0025]基于同一专利技术构思，本申请另一方面实施例提出了一种量子计算机，包括如上任一项所述的量子控制系统。
[0026]与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：
[0027]本申请提出的量子控制系统，包括一块背板、若干个微波本振源、若干个射频发射模块以及若干个射频接收模块，在所述背板上插接有若干个第一板卡、若干个第二板卡和一个路由板卡，所述第一板卡用于产生低频信号；所述射频发射模块连接所述第一板卡和/或所述第二板卡以及所述微波本振源，所述射频发射模块配合与之连接的所述第一板卡和/或所述第二板卡用于产生并输出高频信号；所述射频接收模块连接所述第二板卡以及所述微波本振源，所述射频接收模块用于对接收的高频信号进行变频处理后发送给所述第二板卡。由此将现有利用多种商用设备仪器组合搭建实现所述量子控制系统的核心功能的方式升级为在一块所述背板上通过插卡的方式插接若干个所述第一板卡、若干个所述第二板卡和一个路由板卡实现所述量子控制系统的核心功能，并且将所述微波本振源、所述射频发射模块和所述射频接收模块进行集成模块化设计，大大提高了系统集成度，同时也便于维护使用；并且将各所述第一板卡和各所述第二板卡通过背板上的信号线路连接所述路由板卡，由所述路由板卡进行统一调配，使得系统整体协调性获得提高，从而有效提升了系统控制精度。
附图说明
[0028]图1是一示例性实施例提供的超导量子芯片内部结构组成图；
[0029]图2是一示例性实施例提供的量子控制系统的结构示意图一；
[0030]图3是一示例性实施例提供的包括AWG板卡和ADDA板卡的量子控制系统的结构示意图；
[0031]图4是一示例性实施例提供的包括AWG板卡和DAQ板卡的量子控制系统的结构示意图；
[0032]图5是一示例性实施例提供的包括第三板卡的量子控制系统的结构示意图；
[0033]图6是一示例性实施例提供的量子控制系统的结构示意图二。
[0034]图中：
[0035]1‑
超导量子芯片，2
‑
量子比特，3
‑
探测器，4
‑
量子比特装置，5
‑
比特调控信号线，6
‑
磁通调制信号线，7
‑
读取总线，8
‑
背板，9
‑
背板连接器，10
‑
第一板卡，11
‑
路由板卡，12
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种量子控制系统，其特征在于，包括：一块背板，所述背板的背板连接器上插接有若干个第一板卡、若干个第二板卡和路由板卡，各所述第一板卡和各所述第二板卡通过背板上的信号线路连接所述路由板卡，所述第一板卡用于产生低频信号；若干个微波本振源；若干个射频发射模块，所述射频发射模块连接所述第一板卡和/或所述第二板卡以及所述微波本振源，所述射频发射模块配合与之连接的所述第一板卡和/或所述第二板卡用于产生并输出高频信号；若干个射频接收模块，所述射频接收模块连接所述第二板卡以及所述微波本振源，所述射频接收模块用于对接收的高频信号进行变频处理后发送给所述第二板卡。2.如权利要求1所述的量子控制系统，其特征在于，所述低频信号包括控制量子比特和/或可调耦合器的频率控制的脉冲信号，所述高频信号包括控制量子比特的量子态控制信号、读取量子比特的读取输入信号和读取输出信号。3.如权利要求2所述的量子控制系统，其特征在于，所述第一板卡包括AWG板卡，所述AWG板卡具有多个信号输出通道，所述第二板卡包括DAQ板卡或ADDA板卡，所述DAQ板卡具有多个信号输入通道，所述ADDA板卡具有多个信号输入通道和多个信号输出通道。4.如权利要求1所述的量子控制系统，其特征在于，所述量子控制系统还包括若干个第三板卡；所述第三板卡用于产生直流信号，所述直流信号包括用于量子比特和/或可调耦合器的频率控制的频率驱动信号。5.如权利要求4所述的量子控制系统，其特征在于，所述第三板卡插接在所述背板的所述背板连接器上。6.如权利要求4所述的量子控制系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：李雪白，王锦涛，范良晨，
申请(专利权)人：合肥本源量子计算科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：