本申请属于量子计算领域，涉及一种量子控制装置、量子控制系统及量子计算机，所述装置包括至少一个量子态调控模块、至少一个频率调控模块、至少一个测量模块、路由模块和背板，所述量子态调控模块、所述频率调控模块、所述测量模块和所述路由模块设置在所述背板上的插槽中；所述量子态调控模块、所述频率调控模块、所述测量模块均与所述路由模块通信连接，通过所述路由模块对外数据交互。利用本申请的控制装置构建量子芯片专用的量子控制系统的体积和成本将大大缩减，易于实现量子控制系统的集成和扩展，并且控制的量子比特数量可灵活配置，能够满足高量子位量子芯片的测控需求。能够满足高量子位量子芯片的测控需求。能够满足高量子位量子芯片的测控需求。
【技术实现步骤摘要】
量子控制装置、量子控制系统和量子计算机
[0001]本申请涉及量子计算领域，尤其是涉及一种集成模块化的量子控制装置、量子控制系统和量子计算机。
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个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的结果，也需要进行读取测量。可想而知，当量子芯片上的量子比特的位数提高至几百位、甚至几千万位，运行更多更复杂的量子计算任务时，量子测量系统内需要的信号的数量也对应增加，走线更加复杂，系统的体积更加庞大。因此量子控制系统的集成和扩展是迫切需要解决的问题。
[0003]需要说明的是，公开于本申请
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本申请一般
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
[0004]本申请的目的在于提供一种量子控制装置、量子控制系统和量子计算机，以解决现有技术中的不足，本申请的控制装置结构采用模块化设计，并包括了用于量子芯片的量子比特调控和测量的全部功能单元，便于实现量子控制系统的集成和扩展。
[0005]为达到上述目的，本申请第一方面实施例提出了一种量子控制装置，包括：
[0006]至少一个量子态调控模块、至少一个频率调控模块、至少一个测量模块、路由模块和背板；
[0007]所述量子态调控模块、所述频率调控模块、所述测量模块和所述路由模块设置在所述背板上的对应插槽中；
[0008]所述量子态调控模块、所述频率调控模块、所述测量模块均与所述路由模块通信连接，通过所述路由模块对外数据交互，以使所述量子态调控模块输出初始量子态调控信号、所述频率调控模块输出初始频率调控信号以及所述测量模块输出初始测量信号。
[0009]可选地，所述量子态调控模块和所述频率调控模块能够调控的量子比特位数大于等于所述测量模块能够读取测量的量子比特位数。
[0010]可选地，所述量子态调控模块、所述频率调控模块和所述测量模块均设置有多路输出通道。
[0011]可选地，所述量子态调控模块包括第一DAC(Digital
‑
to
‑
Analog Convert，数字模拟转换)单元或第一AWG(Arbitrary Waveform Generator，任意波形发生器)单元，所述频率调控模块包括第二DAC单元或第二AWG单元，所述测量模块包括ADC/DAC(Analog
‑
to
‑
Digital Convert/Digital
‑
to
‑
Analog Convert，模拟数字转换/数字模拟转换)单元或包括第三DAC单元或第三AWG单元和DAQ(Data Acquisition，数据采集)单元的组合，所述路由模块包括现场可编程逻辑门阵列。
[0012]可选地，各所述量子态调控模块、各所述频率调控模块和各所述测量模块均以所述路由模块为中心分布设置在所述背板上的插槽中。
[0013]可选地，各所述量子态调控模块、各所述频率调控模块、各所述测量模块到所述路由模块的触发信号传输线路长度分别相等。
[0014]可选地，所述路由模块设置在所述背板的中央位置，各所述测量模块紧邻所述路由模块设置。
[0015]可选地，所述装置还包括控制模块，所述控制模块设置在所述背板的插槽中，所述控制模块用于获取各所述量子态调控模块、各所述频率调控模块、各所述测量模块的信号延时数据，并通过所述路由模块对外输出。
[0016]可选地，所述装置还包括散热组件，所述散热组件连接所述控制模块，所述控制模块根据所述装置内的温度信息发送温度控制指令至所述散热组件，以控制所述散热组件工作于不同状态。
[0017]可选地，所述量子态调控模块、所述频率调控模块、所述测量模块、所述路由模块和所述背板上均设置时钟同步电路，所有所述时钟同步电路采用同一时钟同步基准，用于对所述量子态调控模块、所述频率调控模块、所述测量模块和所述路由模块进行时钟同步控制。
[0018]可选地，所述装置还包括机箱，所述背板、所述量子态调控模块、所述频率调控模块、所述测量模块和所述路由模块均设置在机箱内。
[0019]可选地，所述装置还包括电源，所述电源设置在机箱内。
[0020]本申请的第二方面实施例提出了一种量子控制系统，包括至少一个如上任一项所述的量子控制装置。
[0021]可选地，所述系统还包括辅助外围设备，所述辅助外围设备包括若干个本振微波源、射频(Radio Frequency,RF)发射组件、射频(Radio Frequency,RF)收发组件和高精度电压源，所述本振微波源和所述RF发射组件配合所述控制装置产生用于量子比特的量子态信息调控的量子态调控信号，所述高精度电压源配合所述控制装置产生用于量子比特的频率调控的频率调控信号，所述本振微波源和所述RF收发组件配合所述控制装置产生用于量子比特的状态读取的测量信号以及接收量子芯片返回的读取回传信号。
[0022]可选地，所述系统还包括若干个微波源，所述微波源配合所述高精度电压源产生用于驱动约瑟夫森参量放大器的泵浦信号。
[0023]可选地，所述系统还包括至少一个中控装置，所述中控装置与所述控制装置的所述路由模块通信连接。
[0024]可选地，所述系统还包括服务器，所述中控装置、所述辅助外围设备、所述控制装置的所述路由模块和所述控制模块均与所述服务器通信连接。
[0025]本申请的第三方面实施例提出了一种量子计算机，包括如上所述的量子控制系统。
[0026]基于上述任一方面，本申请提出的量子控制装置包括至少一个量子态调控模块、
至少一个频率调控模块、至少一个测量模块和路由模块，其中，所述量子态调控模块、所述频率调控模块和所述测量模块包括了对量子芯片中量子比特的调控和测量的全部功能单元，整个控制装置采用了模块化结构设计，各所述量子态调控模块、各所述频率调控模块和各所述测量模块和所述路由模块均设置在一块背板上的对应插槽中，集成度高；并且各所述量子态调控模块、所述频率调控模块、所述测量模块均与所述路由模块通信连接，通过所述路由模块对外数据交互，以使装置内布线简单、清晰，易于实现扩展；利用本申请的控制装置构建量子芯片专用的量子控制系统具有高度集成和可扩展性，其体积和成本将大大缩减，并且控制的量子比特数量可灵活配置，能够满足高量子位量子芯片的测控需求。
[0027]本申请的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种量子控制装置，其特征在于，包括：至少一个量子态调控模块、至少一个频率调控模块、至少一个测量模块、路由模块和背板；所述量子态调控模块、所述频率调控模块、所述测量模块和所述路由模块设置在所述背板上的对应插槽中；所述量子态调控模块、所述频率调控模块、所述测量模块均与所述路由模块通信连接，通过所述路由模块对外数据交互，以使所述量子态调控模块输出初始量子态调控信号、所述频率调控模块输出初始频率调控信号以及所述测量模块输出初始测量信号。2.如权利要求1所述的量子控制装置，其特征在于，所述量子态调控模块和所述频率调控模块能够调控的量子比特位数大于等于所述测量模块能够读取测量的量子比特位数。3.如权利要求2所述的量子控制装置，其特征在于，所述量子态调控模块、所述频率调控模块和所述测量模块均设置有多路输出通道。4.如权利要求3所述的量子控制装置，其特征在于，所述量子态调控模块包括第一DAC单元或第一AWG单元，所述频率调控模块包括第二DAC单元或第二AWG单元，所述测量模块包括ADC/DAC单元或包括第三DAC单元或第三AWG单元和DAQ单元的组合，所述路由模块包括现场可编程逻辑门阵列。5.如权利要求1所述的量子控制装置，其特征在于，各所述量子态调控模块、各所述频率调控模块和各所述测量模块均以所述路由模块为中心分布设置在所述背板上的插槽中。6.如权利要求5所述的量子控制装置，其特征在于，所述路由模块到各所述量子态调控模块、各所述频率调控模块以及各所述测量模块的触发信号传输线路长度分别相等。7.如权利要求6所述的量子控制装置，其特征在于，所述路由模块设置在所述背板的中央位置，各所述测量模块紧邻所述路由模块设置。8.如权利要求1所述的量子控制装置，其特征在于，所述装置还包括控制模块，所述控制模块设置在所述背板的插槽中，所述控制模块用于获取各所述量子态调控模块、各所述频率调控模块、各所述测量模块的信号延时数据，并对外输出。9.如权利要求8所述的量子控制装置，其特征在于，所述装置还包括散热组件，所述散热组件连接所述控制模块，所述控制模块根据所述装置内的温...
【专利技术属性】
技术研发人员：李雪白，范良晨，王锦涛，汤志林，孔伟成，
申请(专利权)人：合肥本源量子计算科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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