一种量子测控系统技术方案

本发明专利技术属于量子计算领域，特别是一种量子测控系统，量子测控系统包括主控模块；直流信号生成模块，提供用于量子比特调控的直流信号；脉冲信号生成模块，提供用于量子比特调控的脉冲信号；微波调制信号生成模块，提供用于量子比特调控的第一微波调制信号和用于量子比特逻辑状态读取检测的第二微波调制信号；量子比特读取检测模块，用于采集量子比特逻辑状态读取回传信号，并上传至所述主控模块，并由所述用户逻辑模块进行处理。本发明专利技术能够实现量子芯片上的量子比特的调控和测量，以方便量子计算研究。

【技术实现步骤摘要】
一种量子测控系统
本专利技术属于量子计算领域，特别是一种量子测控系统。
技术介绍
量子芯片是实现量子计算的核心结构，量子芯片上设置有大量量子比特结构，每个量子比特由设置在量子芯片上的特定硬件电路构成，每个量子比特具备至少两个可区分的逻辑状态，基于量子算法，量子比特的逻辑状态可以发生可控变化，进而实现量子计算。量子芯片的测控是研究量子计算的基础，本申请提供提供一种量子测控系统，用于进行量子芯片上的量子比特的调控和测量，以方便量子计算研究。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种量子测控系统，它能够实现量子芯片上的量子比特的调控和测量，以方便量子计算研究。本专利技术采用的技术方案如下：一种量子测控系统，所述量子测控系统包括：主控模块，所述主控模块基于FPGA设置，内配置有信号参数信息和用户逻辑模块，其中：所述信号参数包括直流信号参数、微波调制信号参数和脉冲信号参数；所述用户逻辑模块用于处理量子比特逻辑状态读取反馈信号获得量子比特逻辑状态信息；直流信号生成模块，通过第一高速串行扩展总线连接所述主控模块，且所述主控模块结合所述直流信号参数控制第一信号生成模块产生用于量子比特调控的直流信号；脉冲信号生成模块，通过第二高速串行扩展总线连接所述主控模块，且所述主控模块结合所述脉冲信号参数控制所述脉冲信号生成模块产生用于量子比特调控的脉冲信号；微波调制信号生成模块，通过第三高速串行扩展总线连接所述主控模块，且所述主控模块结合所述微波调制信号参数控制所述微波调制信号生成模块产生用于量子比特调控的第一微波调制信号和用于量子比特逻辑状态读取检测的第二微波调制信号；量子比特读取检测模块，通过第四高速串行扩展总线连接所述主控模块，用于采集量子比特逻辑状态读取回传信号，并上传所述量子比特逻辑状态读取回传信号至所述主控模块，并由所述用户逻辑模块进行处理；其中：所述量子比特逻辑状态读取回传信号是所述第二微波信号作用在量子比特之后得到的携带量子比特逻辑状态信息的信号。如上所述的量子测控系统，其中，优选的是，所述直流信号生成模块包括：第一数字模拟转化模块，通过所述第一高速串行扩展总线连接所述主控模块，用于采集所述直流信号参数、处理所述直流信号参数并输出直流信号；基准电压电路，电连接所述第一数字模拟转化模块，用于向所述第一数字模拟转化模块提供参考电压和模拟电压；其中：所述参考电压为所述第一数字模拟转化模块的工作电压，决定所述第一数字模拟转化模块的输出范围，所述模拟电压为所述第一数字模拟转化模块的供电电压。如上所述的量子测控系统，其中，优选的是，所述参考电压的范围为-10V到10V，且所述第一数字模拟转化模块的垂直分辨率大于16bit时，所述第一数字模拟转化模块的精度为μV量级。如上所述的量子测控系统，其中，优选的是，所述第一数字模拟转化模块还包括：第一板卡，所述第一板卡上设置有第一连接件和第二连接件；所述第一连接件通过所述第一高速串行扩展总线连接所述主控模块；各所述第二连接件均通过所述第一板卡内部排线连接所述第一连接件，且各所述第二连接件连接所述第一数字模拟转化模块。如上所述的量子测控系统，其中，优选的是，所述脉冲信号生成模块包括：第二数字模拟转化模块，其输入端通过所述第二高速串行扩展总线连接所述主控模块的输出端，用于采集所述脉冲信号参数、处理所述脉冲信号参数并输出差分信号；第二运算放大模块，其输入端连接所述第二数字模拟转化模块的输出端，用于接收所述差分信号、处理所述差分信号并输出单端信号。其中：所述第二运算放大模块的带宽等于所述第二数字模拟转化模块的采样率的一半。如上所述的量子测控系统，其中，优选的是，所述第二数字模拟转化模块的采样速率大于等于1GS/s，所述第二数字模拟转化模块的带宽大于等于200MHz，所述第二数字模拟转化模块的垂直分辨率大于14bit。如上所述的量子测控系统，其中，优选的是，所述脉冲信号生成模块还包括第二板卡；所述第二板卡上设置有用于容置且电连接所述第二数字模拟转化模块的第一插槽和用于容置且电连接所述第二运算放大模块的第二插槽。如上所述的量子测控系统，其中，优选的是，所述微波调制信号参数包括微波信号参数和基带调制信号参数；所述微波调制信号生成模块包括第三数字模拟转化模块、微波源模块和第一信号合成模块；所述微波源模块的输入端通过所述第三高速串行扩展总线连接所述主控模块的输出端，用于接收所述微波信号参数、处理所述微波信号参数并输出微波信号；所述第三数字模拟转化模块的输入端通过所述第三高速串行扩展总线连接所述主控模块的输出端，用于接收所述基带调制信号参数、处理所述基带调制信号参数并输出基带调制信号；所述第一信号合成模块的输入端同时连接所述微波源模块和所述第三数字模拟转化模块两者的输出端，用于对所述微波信号和所述基带调制信号进行合成获得所述第一微波调制信号或所述第二微波调制信号。如上所述的量子测控系统，其中，优选的是，所述微波源模块提供4GHz到8GHz的微波信号，所述第三数字模拟转化模块具有1Gs/s以上的采样率及200MHz以上的带宽。如上所述的量子测控系统，其中，优选的是，所述第三数字模拟转化模块还包括第三板卡，所述第三板卡上设置有第三连接件、第四连接件和第五连接件；所述第三连接件通过所述第三高速串行扩展总线连接所述主控模块；所述第四连接件通过所述第三板卡的内部排线连接所述第三连接件，且所述第四连接件用于容置且电连接所述微波源模块；所述第五连接件通过所述第三板卡的内部排线连接所述第三连接件，且第五连接件用于容置且电连接所述第三数字模拟转化模块。如上所述的量子测控系统，其中，优选的是，所述量子比特读取检测模块包括：所述第一信号解调模块，用于把所述量子比特逻辑状态读取回传信号解调为目标信号；所述第一模拟数字转化模块，其输入端连接所述第一信号解调模块的输出端，其输出端通过所述第四高速串行扩展总线连接所述主控模块，用于采集所述目标信号，并把采集到的目标信号上传至所述主控模块；其中：所述目标信号为满足所述第一模拟数字转化模块工作频率和工作带宽的信号。与现有技术相比，本专利技术设置的量子测控系统，可以为量子比特提供用于量子比特调控的直流信号、脉冲信号和第一微波调制信号，也可以为量子比特提供用于量子比特逻辑状态读取检测的第二微波调制信号，以及针对量子比特对第二微波调制信号响应之后得到的量子比特逻辑状态读取回传信号的处理，整个系统可以满足量子比特的调控和测量需求，为量子计算的研究提供了设备条件。附图说明图1是本专利技术提供的量子测控系统的结构框图；图2是本专利技术提供的量子测控系统的具体实施例的结构框图；附图标记说明：1-主控模块；2-直流信号生成模块，21-第一数字模拟转化模块，22-基准电压电路，23-第一板卡；3-脉冲信号生成模块，31-第二数字模拟转化模块，32-第二运算放大模块，33-第二板卡；4-微波调制信号生成模块，41-第三数字模拟转化模块，42-微波源模块，43-第一信号合成模块，44-第三板卡；5-量子比特读取检测模块，51-第一信号解调模块，52-第一模拟数字转化模块。具体实施方式下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。本专利技术的实施例提供了一种量子测控系统，如图1所示，所述量子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种量子测控系统，其特征在于，所述量子测控系统包括：主控模块，所述主控模块基于FPGA设置，内配置有信号参数信息和用户逻辑模块，其中：所述信号参数包括直流信号参数、微波调制信号参数和脉冲信号参数；所述用户逻辑模块用于处理量子比特逻辑状态读取反馈信号获得量子比特逻辑状态信息；直流信号生成模块，通过第一高速串行扩展总线连接所述主控模块，且所述主控模块结合所述直流信号参数控制第一信号生成模块产生用于量子比特调控的直流信号；脉冲信号生成模块，通过第二高速串行扩展总线连接所述主控模块，且所述主控模块结合所述脉冲信号参数控制所述脉冲信号生成模块产生用于量子比特调控的脉冲信号；微波调制信号生成模块，通过第三高速串行扩展总线连接所述主控模块，且所述主控模块结合所述微波调制信号参数控制所述微波调制信号生成模块产生用于量子比特调控的第一微波调制信号和用于量子比特逻辑状态读取检测的第二微波调制信号；量子比特读取检测模块，通过第四高速串行扩展总线连接所述主控模块，用于采集量子比特逻辑状态读取回传信号，并上传所述量子比特逻辑状态读取回传信号至所述主控模块，并由所述用户逻辑模块进行处理；其中：所述量子比特逻辑状态读取回传信号是所述第二微波信号作用在量子比特之后得到的携带量子比特逻辑状态信息的信号。...

【技术特征摘要】
2018.04.28 CN 20181040356901.一种量子测控系统，其特征在于，所述量子测控系统包括：主控模块，所述主控模块基于FPGA设置，内配置有信号参数信息和用户逻辑模块，其中：所述信号参数包括直流信号参数、微波调制信号参数和脉冲信号参数；所述用户逻辑模块用于处理量子比特逻辑状态读取反馈信号获得量子比特逻辑状态信息；直流信号生成模块，通过第一高速串行扩展总线连接所述主控模块，且所述主控模块结合所述直流信号参数控制第一信号生成模块产生用于量子比特调控的直流信号；脉冲信号生成模块，通过第二高速串行扩展总线连接所述主控模块，且所述主控模块结合所述脉冲信号参数控制所述脉冲信号生成模块产生用于量子比特调控的脉冲信号；微波调制信号生成模块，通过第三高速串行扩展总线连接所述主控模块，且所述主控模块结合所述微波调制信号参数控制所述微波调制信号生成模块产生用于量子比特调控的第一微波调制信号和用于量子比特逻辑状态读取检测的第二微波调制信号；量子比特读取检测模块，通过第四高速串行扩展总线连接所述主控模块，用于采集量子比特逻辑状态读取回传信号，并上传所述量子比特逻辑状态读取回传信号至所述主控模块，并由所述用户逻辑模块进行处理；其中：所述量子比特逻辑状态读取回传信号是所述第二微波信号作用在量子比特之后得到的携带量子比特逻辑状态信息的信号。2.根据权利要求1所述的量子测控系统，其特征在于，所述直流信号生成模块包括：第一数字模拟转化模块，通过所述第一高速串行扩展总线连接所述主控模块，用于采集所述直流信号参数、处理所述直流信号参数并输出直流信号；基准电压电路，电连接所述第一数字模拟转化模块，用于向所述第一数字模拟转化模块提供参考电压和模拟电压；其中：所述参考电压为所述第一数字模拟转化模块的工作电压，决定所述第一数字模拟转化模块的输出范围，所述模拟电压为所述第一数字模拟转化模块的供电电压。3.根据权利要求2所述的量子测控系统，其特征在于，所述参考电压的范围为-10V到10V，且所述第一数字模拟转化模块的垂直分辨率大于16bit时，所述第一数字模拟转化模块的精度为μV量级。4.根据权利要求2所述的量子测控系统，其特征在于，所述第一数字模拟转化模块还包括：第一板卡，所述第一板卡上设置有第一连接件和第二连接件；所述第一连接件通过所述第一高速串行扩展总线连接所述主控模块；各所述第二连接件均通过所述第一板卡内部排线连接所述第一连接件，且各所述第二连接件连接所述第一数字模拟转化模块。5.根据权利要求1所述的量子测控系统，其特征在于，所述脉冲信号生成模块包括：第二数字模拟转化模块，其输入端通过所述第二高速串行扩展总线连接所述主控模块的输出端，用于采集所述脉冲信号参数、...

【专利技术属性】
技术研发人员：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：安徽,34