本申请属于量子计算领域，涉及一种量子控制装置和量子控制系统，所述装置包括插设在同一背板上不同卡槽内的高速数据采集板卡、第一模拟信号发生器板卡、第二模拟信号发生器板卡和路由板卡，所述高速数据采集板卡、第一模拟信号发生器板卡、第二模拟信号发生器板卡通过所述背板上的连接线通信连接所述路由板卡，由所述路由板卡对外数据交互。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】
一种量子控制装置和量子控制系统
[0001]本申请涉及量子计算领域，尤其是涉及一种可方便扩展的量子控制装置和量子控制系统。
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，需要搭建专用的量子控制系统，在量子测控系统内设置多个信号模块为每个量子比特提供各种控制信号，例如初始频率调控信号、初始量子态调控信号；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，量子控制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和量子控制系统，以解决现有技术中的不足，本申请的量子控制装置提供了模块化的用于量子芯片上的量子比特调控和测量的测控功能单元，包含了用于量子芯片上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，一方面，本申请实施例提出了一种量子控制装置，包括：
[0006]插设在同一背板上不同卡槽内的高速数据采集板卡、第一模拟信号发生器板卡、第二模拟信号发生器板卡和路由板卡，所述高速数据采集板卡、第一模拟信号发生器板卡、第二模拟信号发生器板卡通过所述背板上的连接线通信连接所述路由板卡，由所述路由板卡对外数据交互；
[0007]其中，所述高速数据采集板卡用于输出量子比特的初始测量信号以及接收从量子芯片返回的量子比特的读取回传信号，所述第一模拟信号发生器板卡用于输出量子比特的初始量子态调控信号，所述第二模拟信号发生器板卡用于输出量子比特的初始频率调控信号。
[0008]在本申请实施例的一种可能的实施方式中，所述高速数据采集板卡、所述第一模拟信号发生器板卡和所述第二模拟信号发生器板卡上均设置有多路输出通道，所述高速数据采集板卡的数量为一个，所述第一模拟信号发生器板卡和所述第二模拟信号发生器板卡的数量分别至少为一个。
[0009]在本申请实施例的一种可能的实施方式中，所述第一模拟信号发生器板卡和/或
所述第二模拟信号发生器板卡可应用量子比特位数大于等于所述高速数据采集板卡可应用量子比特位数。
[0010]在本申请实施例的一种可能的实施方式中，所述高速数据采集板卡采用ADDA(Analog
‑
to
‑
Digital Convert/Digital
‑
to
‑
Analog Convert)板卡或采用DAQ(Data Acquisition)板卡与DAC(Digital
‑
to
‑
Analog Convert)板卡或AWG(Arbitrary Waveform Generator)板卡的组合，所述第一模拟信号发生器板卡和所述第二模拟信号发生器板卡采用DAC板卡或AWG板卡，所述路由板卡包括现场可编程门阵列。
[0011]在本申请实施例的一种可能的实施方式中，所述路由板卡插设在位于所述背板中央位置的一个卡槽中，所述高速数据采集板卡与所述路由板卡相邻设置，所述第一模拟信号发生器板卡和所述第二模拟信号发生器板卡以所述路由板卡为中心分布设置。
[0012]在本申请实施例的一种可能的实施方式中，所述第一模拟信号发生器板卡、所述第二模拟信号发生器板卡、所述高速数据采集板卡、所述路由板卡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。
[0013]在本申请实施例的一种可能的实施方式中，所述装置还包括控制板卡，所述控制板卡设置在所述背板的卡槽中，所述控制板卡用于采集所述高速数据采集板卡、所述第一模拟信号发生器板卡和所述第二模拟信号发生器板卡的信号延时数据，并对外输出。
[0014]在本申请实施例的一种可能的实施方式中，所述装置还包括电源和散热组件，所述电源和所述散热组件设置在所述机箱内，所述电源插接在所述背板的卡槽中，为插接在所述背板上各卡槽中的板卡和所述散热组件供电；所述散热组件连接所述控制板卡，由所述控制板卡根据所述机箱内的温度信息控制所述散热组件的工作状态。
[0015]在本申请实施例的一种可能的实施方式中，所述装置还包括机箱，所述背板、高速数据采集板卡、第一模拟信号发生器板卡、第二模拟信号发生器板卡和路由板卡均设置在所述机箱内。
[0016]再一方面，本申请实施例提出了一种量子控制系统，所述系统包括：
[0017]至少一个如上任一项所述的量子控制装置。
[0018]可以看出，本申请实施例提出的量子控制装置包括了高速数据采集板卡、第一模拟信号发生器板卡、第二模拟信号发生器板卡和路由板卡，其中，所述高速数据采集板卡用于输出量子比特的初始测量信号以及接收从量子芯片返回的量子比特的读取回传信号，所述第一模拟信号发生器板卡用于输出量子比特的初始频率调控信号，所述第二模拟信号发生器板卡用于输出量子比特的初始量子态调控信号，因此，所述控制装置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，各板卡插设在同一背板上不同卡槽内，易于维护且集成度高；并且所述高速数据采集板卡、第一模拟信号发生器板卡、第二模拟信号发生器板卡通过所述背板上的连接线通信连接所述路由板卡，由所述路由板卡对外数据交互，由此使得板卡之间的布线简单、清晰，信号传输时效性高，易于实现且便于扩展；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。
[0019]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
[0020]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，因此不应被看作是对范围的限定，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。
[0021]图1示出了本申请一实施例所提供的一种量子控制装置结构示意图；
[0022]图2示出了本申请一实施例所提供的另一种量子控制装置结构示意图；
[0023]图3示出了本申请一实施例所提供的包括控制板卡和散热组件的控制装置的结构示意图；
[0024]图4示出了本申请一实施例所提供的包括时钟同步电路的控制装置的结构示意图；
...
【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：插设在同一背板上不同卡槽内的高速数据采集板卡、第一模拟信号发生器板卡、第二模拟信号发生器板卡和路由板卡，所述高速数据采集板卡、第一模拟信号发生器板卡、第二模拟信号发生器板卡通过所述背板上的连接线通信连接所述路由板卡，由所述路由板卡对外数据交互；其中，所述高速数据采集板卡用于输出量子比特的初始测量信号以及接收从量子芯片返回的量子比特的读取回传信号，所述第一模拟信号发生器板卡用于输出量子比特的初始量子态调控信号，所述第二模拟信号发生器板卡用于输出量子比特的初始频率调控信号。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述高速数据采集板卡、所述第一模拟信号发生器板卡和所述第二模拟信号发生器板卡上均设置有多路输出通道，所述高速数据采集板卡的数量为一个，所述第一模拟信号发生器板卡和所述第二模拟信号发生器板卡的数量分别至少为一个。3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一模拟信号发生器板卡和/或所述第二模拟信号发生器板卡可应用量子比特位数大于等于所述高速数据采集板卡可应用量子比特位数。4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述高速数据采集板卡采用ADDA板卡或采用DAQ板卡与DAC板卡或AWG板...
【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：新型
国别省市：
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