一种用于多比特量子反馈控制的量子测控系统技术方案

本申请公开了一种用于多比特量子反馈控制的量子测控系统，涉及量子技术领域。所述系统包括由多个测控子组构成的测控网络；每个测控子组用于对一个物理量子比特组进行测量控制；所述测控子组包括测量单元和多个控制单元，每个控制单元用于对一个物理量子比特进行控制；测量单元用于测量测控子组对应的物理量子比特组中，各个物理量子比特的量子态，并基于测量结果向控制单元发送控制指令；控制单元用于根据控制指令，控制对应的物理量子比特。本申请通过测控子组的这种方式，使得一组物理量子比特共享了测控系统的一组硬件，以便利用量子操作的空间局域特性，可以有效利用系统带宽，减小延迟。

【技术实现步骤摘要】
一种用于多比特量子反馈控制的量子测控系统
本申请实施例涉及量子
，特别涉及一种用于多比特量子反馈控制的量子测控系统。
技术介绍
量子芯片是量子计算机的核心处理部件。为了保证量子芯片上各个量子比特按照正确的方式工作，需要量子测控系统对量子芯片上各个量子比特的量子态进行测量，并运行量子纠错算法对发生错误的量子比特进行纠错控制。目前，量子测控系统的结构设计仍处于探索阶段。
技术实现思路
本申请实施例提供了一种用于多比特量子反馈控制的量子测控系统。所述技术方案如下：根据本申请实施例的一个方面，提供了一种用于多比特量子反馈控制的量子测控系统，所述系统包括由多个测控子组构成的测控网络，每个测控子组作为所述测控网络中的一个节点，与至少一个其他测控子组之间具有连接关系；每个测控子组用于对一个物理量子比特组进行测量控制，所述物理量子比特组中包括多个物理量子比特；所述测控子组包括测量单元和多个控制单元，每个控制单元用于对一个物理量子比特进行控制；所述测量单元用于测量所述测控子组对应的物理量子比特组中，各个所述物理量子比特的量子态，并基于测量结果向所述控制单元发送控制指令；所述控制单元用于根据所述控制指令，控制对应的物理量子比特。本申请实施例提供的技术方案可以带来如下有益效果：通过设立测控子组的这种方式，使得一组物理量子比特共享了测控系统的一组硬件。测控子组中的测量单元直接在组内生成纠错码，并分发反馈控制信号到组内的控制单元，实现快速反馈，这样可以减小物理板卡间的通信量。另外，对超导量子芯片的量子操作具有空间局域的特性，测控子组中的测量单元可以更多地以较低延迟转发本组的测量结果到相邻的其他测控子组，设立测控子组可以最大程度地减小系统网络的通信延迟，减少量子纠错算法的运行时间。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本申请一个实施例提供的用于多比特量子反馈控制的量子测控系统的示意图；图2是本申请一个实施例提供的测控子组的树型连接方式的示意图；图3是本申请一个实施例提供的系统时钟同步方案的示意图；图4是本申请一个实施例提供的虫洞路由器的结构示意图；图5是本申请一个实施例提供的两种路由器的工作时序图；图6是本申请一个实施例提供的虚拟信道流控制的示意图；图7是本申请一个实施例提供的量子测控系统的系统组成的层次图；图8是本申请一个实施例提供的系统配置流程的示意图；图9是本申请一个实施例提供的量子测控系统的程序执行过程的示意图；图10是本申请一个实施例提供的测量单元的结构示意图；图11是本申请一个实施例提供的控制单元的结构示意图。具体实施方式为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。云技术(cloudtechnology)是指在广域网或局域网内将硬件、软件、网络等系列资源统一起来，实现数据的计算、储存、处理和共享的一种托管技术。云技术是基于云计算商业模式应用的网络技术、信息技术、整合技术、管理平台技术、应用技术等的总称，可以组成资源池，按需所用，灵活便利。云计算技术将变成重要支撑。技术网络系统的后台服务需要大量的计算、存储资源，如视频网站、图片类网站和更多的门户网站。伴随着互联网行业的高度发展和应用，将来每个物品都有可能存在自己的识别标志，都需要传输到后台系统进行逻辑处理，不同程度级别的数据将会分开处理，各类行业数据皆需要强大的系统后盾支撑，能通过云计算来实现。云技术涉及云计算、云存储、数据库和大数据等基础技术，基于云技术提供的云应用包括医疗云、云物联、云安全、云呼叫、私有云、公有云、混合云、云游戏、云教育、云会议、云社交、人工智能云服务等。随着云技术的发展以及云技术在不同领域的应用，将会出现越来越多的云应用。通常来讲，基于云技术构建的系统包括服务器和终端。服务器可以是独立的物理服务器，也可以是多个物理服务器构成的服务器集群或者分布式系统，还可以是提供云服务、云数据库、云计算、云函数、云存储、网络服务、云通信、中间件服务、域名服务、安全服务、CDN(ContentDeliveryNetwork，内容分发网络)、以及大数据和人工智能平台等基础云计算服务的云服务器。终端可以是智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式计算机、智能音箱、智能手表等，但并不局限于此。终端和服务器之间可以通过有线或无线通信方式进行直接或间接地连接，本申请在此不作限制。量子计算机(quantumcomputer)是利用量子力学原理来进行计算的一种机器。基于量子力学的叠加原理和量子纠缠，量子计算机具有较强的并行处理能力，可以解决一些经典计算机难以计算的问题。超导量子比特的零电阻特性及与集成电路接近的制造工艺，使得利用超导量子比特构建的量子计算体系是目前最有希望实现实用量子计算的体系之一。量子处理器是指量子级计算机处理器，也就是量子计算机的处理器。量子处理器可以包括一个或者多个量子芯片。量子芯片(或称为超导量子芯片)是量子计算机的中央处理器，是量子计算机的核心部件。量子芯片是将量子线路集成在基片上，进而承载量子信息处理的功能。借鉴于传统计算机的发展历程，量子计算机的研究在克服瓶颈技术之后，要想实现商品化和产业升级，需要走集成化的道路。超导系统、半导体量子点系统、微纳光子学系统、甚至是原子和离子系统，都想走芯片化的道路。从发展看，超导量子芯片系统从技术上走在了其它物理系统的前面；传统的半导体量子点系统也是人们努力探索的目标，因为毕竟传统的半导体工业发展已经很成熟，如半导体量子芯片在退相干时间和操控精度上一旦突破容错量子计算的阈值，有望集成传统半导体工业的现有成果，节省开发成本。鉴于量子计算机的优势，未来基于云技术构建的系统中可以使用量子计算机来进行一些处理和计算，以提供更好的服务。在对本申请技术方案进行介绍之前，先对本申请中涉及的一些关键术语进行解释说明。1、量子计算(QuantumComputing，QC)：利用量子力学中的量子态叠加、纠缠现象运行算法，进行计算的新型计算方法。2、量子比特(Quantumbit，Qubit)：二能级量子系统，是量子计算的基本单元，可以在不同的物理载体上实现。在本申请中，“量子比特”在某些段落中简化称为“比特”，但本领域技术人员可以理解其含义。3、超导量子比特(SuperconductingQuantumbit，SCQubit)：利用微纳加工技术，设计并制备的超导量子线路基础上的量子比特。通过经典的微波脉冲信号，可以实现对超导量子比特的控制和量子态测量。4、量子电路模型：一种把量子计算过程分解为对多个量子比特进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于多比特量子反馈控制的量子测控系统，其特征在于，所述系统包括由多个测控子组构成的测控网络，每个测控子组作为所述测控网络中的一个节点，与至少一个其他测控子组之间具有连接关系；/n每个测控子组用于对一个物理量子比特组进行测量控制，所述物理量子比特组中包括多个物理量子比特；/n所述测控子组包括测量单元和多个控制单元，每个控制单元用于对一个物理量子比特进行控制；/n所述测量单元用于测量所述测控子组对应的物理量子比特组中，各个所述物理量子比特的量子态，并基于测量结果向所述控制单元发送控制指令；/n所述控制单元用于根据所述控制指令，控制对应的物理量子比特。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于多比特量子反馈控制的量子测控系统，其特征在于，所述系统包括由多个测控子组构成的测控网络，每个测控子组作为所述测控网络中的一个节点，与至少一个其他测控子组之间具有连接关系；
每个测控子组用于对一个物理量子比特组进行测量控制，所述物理量子比特组中包括多个物理量子比特；
所述测控子组包括测量单元和多个控制单元，每个控制单元用于对一个物理量子比特进行控制；
所述测量单元用于测量所述测控子组对应的物理量子比特组中，各个所述物理量子比特的量子态，并基于测量结果向所述控制单元发送控制指令；
所述控制单元用于根据所述控制指令，控制对应的物理量子比特。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测控子组的测量单元中集成有虫洞路由器，所述虫洞路由器包括多个端口，具有所述连接关系的两个测控子组的虫洞路由器的对应端口之间，形成有物理传输通道；其中，所述虫洞路由器用于将数据包拆分为固定长度的微片后发送。


3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述物理传输通道为双向的数据传输通道。


4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，每个单向的数据传输通道对应于多个虚拟传输通道，在来自不同传输路径的数据包使用同一个单向的数据传输通道的情况下，所述来自不同传输路径的数据包占用不同的虚拟传输通道，且各个所述虚拟传输通道之间按照设定流控制策略按序进行数据传输。


5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测控网络呈二维栅格网络结构。


6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
对于属于同一个测控子组的测量单元和控制单元，所述测量单元和所述控制单元部署在同一个物理板卡内；
或者，
对于属于同一个测控子组的测量单元和控制单元，所述测量单元和所述控制单元部署在不同的物理板卡内，所述测量单元和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：相梁，尹艺，
申请(专利权)人：深圳市腾讯计算机系统有限公司，浙江大学，
类型：发明
国别省市：广东;44