【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超导量子计算测控领域，具体地，涉及一种超导量子比特读出装置。
技术介绍
1、在超导量子计算机中，读出装置是获取量子比特状态的关键部件。读出装置的实时动态操控功能决定了超导量子计算机能否运行动态量子线路，其对容错量子计算的实现发挥着举足轻重的作用。动态量子线路要求调控系统根据读出系统读出的结果，在远小于量子比特相干时间内对量子比特进行操控。考虑到当前超导量子比特的寿命在几十上百微妙量级，因此读出-反馈-调控构成的闭环反馈延时需要控制在百纳秒量级。动态量子线路还要求读出和调控系统能够根据不同指令实时动态执行不同操作，例如基于主动复位的量子线路包含复位读出和实验读出两种读出操作。在复位环节，读出的结果用于反馈给调控/读出系统，用于实时重置量子比特；在实验环节，读出的结果将被存储到内存中，以便用户获取实验结果。
2、然而，传统的超导量子计算机读出装置利用模数变换器将模拟信号转换为数字信号后直接发送给上位机进行处理，这个过程造成极大的延迟，使得测控系统难以在远小于量子比特相干时间内根据读出结果完成对量子比特的动态调控，并且读出装置往往通过单个脉冲触发，无法实时执行不同的操作。此外传输大量的数据还会占用巨大的通信带宽并增加上位机运行负载，从而制约超导量子计算机的效率。传统读出装置在功能和效率上的缺陷已成为超导量子计算机的进一步发展的瓶颈。
技术实现思路
1、(一)要解决的技术问题
2、本专利技术提供一种超导量子比特读出装置，用于至少部分解决上述技术问题之一
3、(二)技术方案
4、本专利技术实施例提供一种超导量子比特读出装置，包括：控制处理模块，用于控制读出装置并进行信号处理；数模转换模块，将控制处理模块处理后的数字信号转换为模拟信号输出；模数转换模块，用于将读取到的模拟数据转换为数字形式发送至控制处理模块；存储模块，用于存储临时数据和中间结果；其中，控制处理模块包括多个可实时执行不同操作的功能单元。
5、可选地，控制处理模块包括：同步发射/接收单元，用于接收外部同步信号，以使读出装置进入工作状态；实时指令生成单元，用于根据预设的算法和逻辑生成触发信号，以控制控制处理模块中的其他功能单元工作，其中，触发信号为多比特宽且具有确定时序的脉冲数据。
6、可选地，控制处理模块还包括：任意波形发生单元，用于基于接收到的指令和配置参数生成任意波形信号；任意脉冲发生单元，用于根据指令和配置参数生成脉冲信号，其中，脉冲信号具有确定起始时间和持续时间。
7、可选地，任意波形发生单元与数模转换模块连接，脉冲信号经数模转换模块转换后发送至信号上变频模块。
8、可选地，任意脉冲发生单元生成的脉冲信号发送至泵浦生成模块，用于控制参量放大器泵浦信号的开关。
9、可选地，控制处理模块还包括：原生波形采集单元，与模数转换模块连接，用于采集模数转换模块输入的波形信号并将采集到的波形信号保存至内存中。
10、可选地，控制处理模块还包括：解模采集单元，用于对模数转换模块输入的波形信号进行解模以得到iq数据，并将解模后的iq数据存储至内存模块中；态判定采集单元，与解模结果采集单元连接，用于对iq数据进行三态判定，并将判定结果存入内存模块；态反馈输出单元，与态判定采集单元连接，用于基于判定结果生成开关控制脉冲，并将开关控制脉冲发送至量子比特调控装置。
11、可选地，解模采集单元还用于对iq数据分别求和，并根据触发向量将求和结果存储到内存中。
12、可选地，态判定采集模块还用于统计每种态在一次实验中出现的次数，并根据触发向量将统计结果存储到内存模块中。
13、可选地，同步发射/接收单元与信号扇出单元连接，同步发射/接收单元中的同步信号由信号扇出单元分发给多个使用同源时钟的其他设备。
14、(三)有益效果
15、本专利技术提供的超导量子比特读出装置至少包括以下有益效果：
16、本专利技术实施例提供的装置能够根据指令实时完成不同的读出操作，从而支持动态量子线路功能。此外该读出装置能够实时处理信号，避免了与上位机大量数据通信，可显著提高量子计算机运行效率。
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1.一种超导量子比特读出装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的超导量子比特读出装置，其特征在于，所述控制处理模块包括：
3.根据权利要求2所述的超导量子比特读出装置，其特征在于，所述控制处理模块还包括：
4.根据权利要求3所述的超导量子比特读出装置，其特征在于，所述任意波形发生单元与所述数模转换模块连接，所述脉冲信号经数模转换模块转换后发送至信号上变频模块。
5.根据权利要求3所述的超导量子比特读出装置，其特征在于，所述任意脉冲发生单元生成的脉冲信号发送至泵浦生成模块，用于控制参量放大器泵浦信号的开关。
6.根据权利要求2所述的超导量子比特读出装置，其特征在于，所述控制处理模块还包括：
7.根据权利要求6所述的量子比特读出装置，其特征在于，所述控制处理模块还包括：
8.根据权利要求7所述的量子比特读出装置，其特征在于，所述解模采集单元还用于对所述IQ数据分别求和，并根据触发向量将求和结果存储到内存中。
9.根据权利要求7所述的量子比特读出装置，其特征在于，所述态判定采集模块
10.根据权利要求2所述的量子比特读出装置，其特征在于，所述同步发射/接收单元与信号扇出单元连接，所述同步发射/接收单元中的同步信号由信号扇出单元分发给多个使用同源时钟的其他设备。
...【技术特征摘要】
1.一种超导量子比特读出装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的超导量子比特读出装置，其特征在于，所述控制处理模块包括：
3.根据权利要求2所述的超导量子比特读出装置，其特征在于，所述控制处理模块还包括：
4.根据权利要求3所述的超导量子比特读出装置，其特征在于，所述任意波形发生单元与所述数模转换模块连接，所述脉冲信号经数模转换模块转换后发送至信号上变频模块。
5.根据权利要求3所述的超导量子比特读出装置，其特征在于，所述任意脉冲发生单元生成的脉冲信号发送至泵浦生成模块，用于控制参量放大器泵浦信号的开关。
6.根据权利要求2所述的超导量子比特读出装置，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭成，徐昱，林金，李宇怀，韩廉琛，梁福田，彭承志，朱晓波，潘建伟，
申请(专利权)人：合肥国家实验室，
类型：发明
国别省市：
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