量子比特控制用功能板卡、背板以及量子控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种量子比特控制用功能板卡、背板、VPX机箱以及量子控制系统，所述量子比特控制用功能板卡包括板卡主体、与门芯片、若干个数据处理器件以及若干个功能器件。通过与门芯片连接多个数据处理器件，可以满足大规模量子芯片的需求，并且由于对于单个量子比特控制用功能板卡内的多个数据处理器件需要保证其触发是完全同步的，与门芯片的结构还可保证多个触发信号同时到达对应的数据处理器件。证多个触发信号同时到达对应的数据处理器件。证多个触发信号同时到达对应的数据处理器件。

【技术实现步骤摘要】
量子比特控制用功能板卡、背板以及量子控制系统


[0001]本专利技术涉及量子测控领域，尤其是涉及一种量子比特控制用功能板卡、背板、VPX机箱以及量子控制系统。

技术介绍

[0002]量子芯片为运行量子计算的核心部件，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，需要搭建专门的量子控制系统，在量子控制系统内设置多个量子比特控制用功能板卡为每个量子比特提供各种控制信号，例如频率控制信号、量子态控制信号。此外对于量子比特运行完量子计算的结果，也需要通过采集模块进行采集。
[0003]在当前量子芯片结构基础上，现有的量子比特控制用功能板卡一般是一个数据处理器件管控若干个功能器件，例如一个数据处理器件连接若干个ADC(Analog Digital Converter)或DAC(Digital Analog Convert)。但是随着技术的发展，量子芯片上的量子比特的位数提高至几百位、甚至几千上万位，对应的量子控制系统内的量子比特控制用功能板卡数量也会越来越多，信号走线也会越来越复杂。对于单个量子比特控制用功能板卡而言，需要量子比特控制用功能板卡生成对量子比特进行操控、测量和读取时所需的各种信号也越来越多，其数据吞吐量会成指数级增长，因此需要的通道数量很多，故现有的一个数据处理器件管控若干个功能器件的结构无法满足大规模量子芯片的需要。
[0004]因此，如何使得量子比特控制用功能板卡满足大规模量子芯片的需要是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种量子比特控制用功能板卡、背板、VPX机箱以及量子控制系统，用于使得量子比特控制用功能板卡满足大规模量子芯片的需要。
[0006]为了实现以上目的，本专利技术提出一种量子比特控制用功能板卡，包括：
[0007]板卡主体；
[0008]与门芯片，设置在所述板卡主体上，所述与门芯片具有若干个输入端，所述与门芯片的输入端用于接收触发信号，所述与门芯片的输出端与若干个数据处理器件的输入端通信连接，所述与门芯片用于使得所述触发信号同时到达所述若干个数据处理器件；
[0009]若干个数据处理器件，间隔设置在所述板卡主体上，所述数据处理器件用于基于所述触发信号生成工作指令；
[0010]若干个功能器件，设置在所述板卡主体上，与所述数据处理器件的输出端通信连接，所述功能器件用于基于所述工作指令执行对量子比控制的相应动作。
[0011]可选地，所述量子比特控制用功能板卡还包括通信接口，所述通信接口设置在所述板卡体上，所述通信接口与所述数据处理器件连接。
[0012]可选地，所述板卡主体包括PCB板，所述数据处理器件、所述与门芯片以及所述功能器件均设置在所述PCB板上。
[0013]可选地，所述与门芯片与所述功能器件通过在所述PCB板的顶层信号层走线连接。
[0014]可选地，所述与门芯片与所述数据处理器件通过在所述PCB板的顶层信号层走线连接。
[0015]可选地，所述数据处理器件的数量与所述与门芯片的输入端数量相等。
[0016]可选地，每个所述数据处理器件均与若干个所述功能器件连接。
[0017]可选地，所述与门芯片设置在所述板卡主体上相邻两个所述数据处理器件之间。
[0018]可选地，所述功能器件包括ADC或DAC。
[0019]可选地，所述数据处理器件包括FPGA或MCU或MPU或DSP。
[0020]基于同一专利技术构思，本专利技术还提出一种背板，包括上述特征描述中任一项所述的量子比特控制用功能板卡。
[0021]基于同一专利技术构思，本专利技术还提出一种VPX机箱，包括上述特征描述中所述的背板。
[0022]基于同一专利技术构思，本专利技术还提出一种量子控制系统，包括上述特征描述中任一项所述的量子比特控制用功能板卡。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0024]本专利技术提出一种量子比特控制用功能板卡，包括板卡主体、与门芯片、若干个数据处理器件以及若干个功能器件。所述与门芯片设置在所述板卡主体上，所述与门芯片具有若干个输入端，所述与门芯片的输入端用于接收触发信号，所述与门芯片的输出端与若干个数据处理器件的输入端通信连接，所述与门芯片用于使得所述触发信号同时到达所述若干个数据处理器件。所述若干个数据处理器件间隔设置在所述板卡主体上，所述数据处理器件用于基于所述触发信号生成工作指令。所述若干个功能器件设置在所述板卡主体上，与所述数据处理器件的输出端通信连接，所述功能器件用于基于所述工作指令执行对量子比控制的相应动作。基于以上结构，通过与门芯片连接多个数据处理器件，可以满足大规模量子芯片的需求，并且由于对于单个量子比特控制用功能板卡内的多个数据处理器件需要保证其触发是完全同步的，与门芯片的结构还可保证多个触发信号同时到达对应的数据处理器件，进而实现量子比特控制相应操作的同步进行。
[0025]本专利技术提出的背板、VPX机箱以及量子控制系统，与所述量子比特控制用功能板卡属于同一专利技术构思，因此具有相同的有益效果，在此不做赘述。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例提出的一种量子比特控制用功能板卡的结构示意图；
[0027]其中：100
‑
板卡主体，200
‑
与门芯片，300
‑
数据处理器件，400
‑
功能器件。
具体实施方式
[0028]下面将结合示意图对本专利技术的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。
[0029]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描
述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0030]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0031]一般地，一个量子芯片上设有多个量子比特(也可称之为量子位)以及数据传输线，每个量子比特包括相互耦合连接的探测器和量子比特装置，其中，量子比特装置可以为利用超导约瑟夫森结和对地电容构成的人造超导量子比特，探测器可以为谐振腔。量子比特装置上设置有第一控制信号线和第二控制信号线，与量子比特装置耦合连接的探测器上设有第三控制信号线，其中，第一控制信号线用于传输对量子比特装置进行量子态信息调控的量子态调控信号，第二控制信号线用于传输对量子比特装置进行频本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种量子比特控制用功能板卡，其特征在于，包括：板卡主体；与门芯片，设置在所述板卡主体上，所述与门芯片具有若干个输入端，所述与门芯片的输入端用于接收触发信号，所述与门芯片的输出端与若干个数据处理器件的输入端通信连接，所述与门芯片用于使得所述触发信号同时到达所述若干个数据处理器件；若干个数据处理器件，间隔设置在所述板卡主体上，所述数据处理器件用于基于所述触发信号生成工作指令；若干个功能器件，设置在所述板卡主体上，与所述数据处理器件的输出端通信连接，所述功能器件用于基于所述工作指令执行对量子比控制的相应动作。2.如权利要求1所述的量子比特控制用功能板卡，其特征在于，所述量子比特控制用功能板卡还包括通信接口，所述通信接口设置在所述板卡体上，所述通信接口与所述数据处理器件连接。3.如权利要求1所述的量子比特控制用功能板卡，其特征在于，所述板卡主体包括PCB板，所述数据处理器件、所述与门芯片以及所述功能器件均设置在所述PCB板上。4.如权利要求3所述的量子比特控制用功能板卡，其特征在于，所述与门芯片与所述功能器件通过在所述PCB板的顶层信号层走线连接。5.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：范良晨，李雪白，
申请(专利权)人：本源量子计算科技合肥股份有限公司，
类型：发明
国别省市：