任意波形发生系统技术方案

本发明专利技术提供了一种任意波形发生系统，包括：任意波形发生装置和时钟与同步单元；时钟与同步单元与任意波形发生装置连接，用于发送同步时钟和同步脉冲信号给任意波形发生装置；任意波形发生装置包括多个任意波形发生单元，多个任意波形发生单元形成阵列结构，用于接收时钟与同步单元发送的同步时钟和同步脉冲信号，利用同步时钟和同步脉冲信号控制多个任意波形发生单元的同步任意波形的输出，缓解现有任意波形发生器无法实现量子计算控制所需的灵活的触发控制问题，达到能够实现量子计算控制所需的灵活的触发控制的技术效果。

Arbitrary Waveform Generation System

The invention provides an arbitrary waveform generating system, which includes: arbitrary waveform generating device and clock and synchronization unit; clock and synchronization unit are connected with arbitrary waveform generating device for transmitting synchronous clock and synchronous pulse signal to arbitrary waveform generating device; arbitrary waveform generating device includes multiple arbitrary waveform generating units, and multiple arbitrary waveform generating units form arrays. The structure is used to receive synchronous clock and synchronous pulse signal sent by clock and synchronous unit. The synchronous clock and synchronous pulse signal are used to control the output of synchronous arbitrary waveform of multiple arbitrary waveform generating units. It alleviates the flexible trigger control problem that the existing arbitrary waveform generator can not realize quantum computation control, and achieves the flexibility needed to realize quantum computation control. Technical effect of trigger control.

【技术实现步骤摘要】
任意波形发生系统
本专利技术涉及自动化控制
，尤其是涉及一种任意波形发生系统。
技术介绍
在自动化控制领域，尤其是在量子计算方面，当需要向量子芯片发送调控信号时，需要使用任意波形发生器实现调控信号的产生与调制。对于少量几路调控信号的产生，使用现有的任意波形发生器可以很容易地实现。然而，当所需的调控信号通道数增大时，目前现有的任意波形发生器存在很大的局限性。例如，超导量子计算需要使用大量的中频调制信号通道实现多量子比特控制。为了控制包含100个量子比特的超导量子计算芯片，将需要超过200个中频调制信号通道。然而，现有的任意波形发生器并不能满足调控信号通道数增大的需求。为了设备的通用性，现有的任意波形发生器会实现较多复杂的功能，这些复杂的功能可能不是实验所必需的，因此，会增加不必要的硬件成本和设备体积，同时设备体积较大也不便于集成安装。现有的任意波形发生器只能在一定周期中固定地设置脉冲信号的数量和间隔等，无法实现量子计算控制所需的灵活的触发控制。而且，由于未对量子比特信息进行处理，导致现有的任意波形发生器无法实现量子计算控制所需的灵活的反馈控制。这些因素限制了现有的任意波形发生器方案的可用性。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题鉴于上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种任意波形发生系统，以缓解现有任意波形发生器无法实现量子计算控制所需的灵活的触发控制的技术问题。(二)技术方案第一方面，本专利技术实施例提供了一种任意波形发生系统，包括：任意波形发生装置和时钟与同步单元；所述时钟与同步单元与所述任意波形发生装置连接，用于发送同步时钟和同步脉冲信号给所述任意波形发生装置；所述任意波形发生装置包括多个任意波形发生单元，该多个任意波形发生单元形成阵列结构，用于接收所述时钟与同步单元发送的所述同步时钟和所述同步脉冲信号，利用所述同步时钟和所述同步脉冲信号控制该多个任意波形发生单元的同步任意波形的输出。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，每个所述任意波形发生单元包括：序列控制器及分别与所述序列控制器连接的同步接口、任意波形存储器和控制指令存储器；所述同步接口用于将接收到的所述同步时钟和所述同步脉冲信号发送给所述序列控制器；所述序列控制器用于接收波形数据集合和控制指令集合，将所述波形数据集合发送给所述任意波形存储器，将所述控制指令集合发送给所述控制指令存储器，接收所述同步接口发送的所述同步时钟和所述同步脉冲信号，利用所述同步时钟和所述同步脉冲信号按序执行所述控制指令集合中的控制指令，分别输出所述控制指令指定的波形数据；所述任意波形存储器用于接收所述序列控制器发送的所述波形数据集合，并存储所述波形数据集合；所述控制指令存储器用于接收所述序列控制器发送的所述控制指令集合，并存储所述控制指令集合。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，每个所述任意波形发生单元还包括：量子态信息处理模块，所述量子态信息处理模块和所述序列控制器连接；所述序列控制器还用于接收解析信息与所述任意波形存储器的波形区之间的对应关系，接收所述量子态信息处理模块发送的解析信息，根据所述对应关系确定与所述解析信息对应的存储地址为目标存储地址，输出位于所述目标存储地址上的波形数据；所述量子态信息处理模块用于接收量子态信息，解析所述量子态信息，得到所述解析信息，将所述解析信息发送给所述序列控制器。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，每个所述控制指令均包括：指令标识、触发输出控制、计数器、波形长度和波形数据起始地址。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述任意波形存储器包括：第一任意波形存储器和第二任意波形存储器，所述波形数据集合包括：第一波形数据集合和第二波形数据集合；所述序列控制器分别与所述第一任意波形存储器和所述第二任意波形存储器连接，还用于将所述第一波形数据集合发送给所述第一任意波形存储器，将所述第二波形数据集合发送给所述第二任意波形存储器，若当前执行的控制指令的所述指令标识满足第一预设条件，则从所述第二任意波形存储器中读取目标长度的第二波形数据，将读取的所述目标长度的第二波形数据存储在所述第一任意波形存储器的起始位置，其中，所述目标长度根据当前执行的控制指令的所述波形长度确定；所述第一任意波形存储器用于接收所述序列控制器发送的所述第一波形数据集合，并存储所述第一波形数据集合；所述第二任意波形存储器用于接收所述序列控制器发送的所述第二波形数据集合，并存储所述第二波形数据集合。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述序列控制器还用于若当前执行的控制指令的所述指令标识满足第二预设条件，则发送输出脉冲信号给所述同步接口；所述同步接口还用于接收所述序列控制器发送的所述输出脉冲信号，输出所述输出脉冲信号。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，每个所述任意波形发生单元还包括：DAC接口控制单元、DA转换器和输出调理单元；所述DAC接口控制单元用于接收所述序列控制器输出的所述波形数据，按照预设发送时序将所述波形数据发送给所述DA转换器；所述DA转换器用于接收所述DAC接口控制单元发送的所述波形数据，将所述波形数据转换为待滤波模拟信号，将所述待滤波模拟信号发送给所述输出调理单元；所述输出调理单元用于接收所述DA转换器发送的所述待滤波模拟信号，对所述待滤波模拟信号进行滤波，得到所述模拟信号，输出所述模拟信号。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，每个所述任意波形发生单元还包括：网络通信控制模块，所述网络通信控制模块和所述序列控制器连接；所述网络通信控制模块用于接收待解析波形数据集合和待解析控制指令集合，解析所述待解析波形数据集合和所述待解析控制指令集合，得到所述波形数据集合和所述控制指令集合，将所述波形数据集合和所述控制指令集合发送给所述序列控制器，接收所述序列控制器发送的硬件状态信息，输出所述硬件状态信息；所述序列控制器还用于接收所述网络通信控制模块发送的所述波形数据集合和所述控制指令集合，将获取到的所述硬件状态信息发送给所述网络通信控制模块。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，系统还包括：远程控制上位机；所述远程控制上位机分别与所述任意波形发生装置和所述时钟与同步单元连接，用于发送所述待解析波形数据集合和所述待解析控制指令集合给所述任意波形发生装置，发送同步信息给所述时钟与同步单元，接收所述任意波形发生装置输出的所述硬件状态信息；所述时钟与同步单元还用于接收所述远程控制上位机发送的所述同步信息，根据所述同步信息生成所述同步时钟和所述同步脉冲信号。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第九种可能的实施方式，其中，系统还包括：交换网络；所述交换网络分别与所述远程控制上位机、所述任意波形发生装置和所述时钟与同步单元连接，用于将接收到的所述远程控制上位机发送的所述待解析波形数据集合和所述待解析控制指令集合发送给所述任意波形发生装置，将接收到的所述任意波形发生装置发送的所述硬件状态信息发送给所述远程控制上位机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种任意波形发生系统，其特征在于，包括：任意波形发生装置和时钟与同步单元；所述时钟与同步单元与所述任意波形发生装置连接，用于发送同步时钟和同步脉冲信号给所述任意波形发生装置；所述任意波形发生装置包括多个任意波形发生单元，该多个任意波形发生单元形成阵列结构，用于接收所述时钟与同步单元发送的所述同步时钟和所述同步脉冲信号，利用所述同步时钟和所述同步脉冲信号控制该多个任意波形发生单元的同步任意波形的输出。

【技术特征摘要】
1.一种任意波形发生系统，其特征在于，包括：任意波形发生装置和时钟与同步单元；所述时钟与同步单元与所述任意波形发生装置连接，用于发送同步时钟和同步脉冲信号给所述任意波形发生装置；所述任意波形发生装置包括多个任意波形发生单元，该多个任意波形发生单元形成阵列结构，用于接收所述时钟与同步单元发送的所述同步时钟和所述同步脉冲信号，利用所述同步时钟和所述同步脉冲信号控制该多个任意波形发生单元的同步任意波形的输出。2.根据权利要求1所述的任意波形发生系统，其特征在于，每个所述任意波形发生单元包括：序列控制器及分别与所述序列控制器连接的同步接口、任意波形存储器和控制指令存储器；所述同步接口用于将接收到的所述同步时钟和所述同步脉冲信号发送给所述序列控制器；所述序列控制器用于接收波形数据集合和控制指令集合，将所述波形数据集合发送给所述任意波形存储器，将所述控制指令集合发送给所述控制指令存储器，接收所述同步接口发送的所述同步时钟和所述同步脉冲信号，利用所述同步时钟和所述同步脉冲信号按序执行所述控制指令集合中的控制指令，分别输出所述控制指令指定的波形数据；所述任意波形存储器用于接收所述序列控制器发送的所述波形数据集合，并存储所述波形数据集合；所述控制指令存储器用于接收所述序列控制器发送的所述控制指令集合，并存储所述控制指令集合。3.根据权利要求2所述的任意波形发生系统，其特征在于，每个所述任意波形发生单元还包括：量子态信息处理模块，所述量子态信息处理模块和所述序列控制器连接；所述序列控制器还用于接收解析信息与所述任意波形存储器的波形区之间的对应关系，接收所述量子态信息处理模块发送的解析信息，根据所述对应关系确定与所述解析信息对应的存储地址为目标存储地址，输出位于所述目标存储地址上的波形数据；所述量子态信息处理模块用于接收量子态信息，解析所述量子态信息，得到所述解析信息，将所述解析信息发送给所述序列控制器。4.根据权利要求3所述的任意波形发生系统，其特征在于，每个所述控制指令均包括：指令标识、触发输出控制、计数器、波形长度和波形数据起始地址。5.根据权利要求4所述的任意波形发生系统，其特征在于，所述任意波形存储器包括：第一任意波形存储器和第二任意波形存储器，所述波形数据集合包括：第一波形数据集合和第二波形数据集合；所述序列控制器分别与所述第一任意波形存储器和所述第二任意波形存储器连接，还用于将所述第一波形数据集合发送给所述第一任意波形存储器，将所述第二波形数据集合发送给所述第二任意波形存储器，若当前执行的控制指令的所述指令标识满足第一预设条件，则从所述第二任意波形存储器中读取目标长度的第二波形数据，将读取的所述目标长度的第二波形数据存储在所述第一任意波形存储器的起始位置，其中，所述目标长度根据当前执行的控制指令的所述波形长度确定；所述第一任意波形...

【专利技术属性】
技术研发人员：林金，梁福田，徐昱，孙丽华，郭成，吴玉林，龚明，邓辉，廖胜凯，彭承志，朱晓波，潘建伟，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34