基于FPGA与上位机联合的超导量子门线路生成方法技术

本发明专利技术公开了一种基于FPGA与上位机联合的超导量子门线路生成方法，其在上位机中利用参数生成模块接收指令及外部参数，对指令中包含的量子门对应的波形生成解析式中的除法进行运算，并将运算结果连同FPGA生成波形数据所需的外部参数组成输入参数组送到FPGA；在FPGA中利用参数解析模块对输入参数组进行解析获得量子门线路的标记信息，并根据标记信息传输输入参数组给对应的波形生成模块，利用波形生成模块使用输入参数组所相应的量子门对应的波形生成解析式生成波形数据，并送到AWG中对应的转换支路；在AWG中利用DAC转换器将波形数据转换成模拟微波信号，从而生成量子门线路；优点是生成量子门线路的总时间消耗少，能有效提升超导量子计算的实验效率。提升超导量子计算的实验效率。提升超导量子计算的实验效率。

【技术实现步骤摘要】
基于FPGA与上位机联合的超导量子门线路生成方法


[0001]本专利技术涉及一种超导量子门线路的生成技术，尤其是涉及一种基于FPGA(Field Programmable Gate Array，可编程逻辑器件)与上位机联合的超导量子门线路生成方法。

技术介绍

[0002]在超导量子计算系统中，不同的超导量子比特是由不同的量子门线路进行控制和测量的，量子门线路由若干量子门操作组合而成，比如用X门、H门等控制超导量子比特，用测量门读取超导量子比特的状态。在超导量子计算系统中，量子门本质上是一段段的模拟微波信号，模拟微波信号需要通过电子学仪器产生。由于量子门对应的波形生成解析式中包含大量的超越函数，因此目前普遍的做法是利用计算机编程语言，例如Python等，通过上位机CPU依次计算出每一条量子门线路对应的全部数字波形数据，再通过网络传输至数模转换芯片转换成模拟微波信号。这种做法简单、实现方便，但是在未来的大规模超导量子计算系统中，超导量子比特的数量将达到成百上千个，需要生成的量子门的种类和数量极为庞大。原有的串行结构的CPU在计算量子门数据方面将占用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA与上位机联合的超导量子门线路生成方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：在上位机中设置有一个参数生成模块；用户按照待生成的量子门线路中的各个量子门的先后顺序从指令集中选择指令输入到参数生成模块中，每个指令中包含有一个量子门信息和该量子门所作用的量子门线路的标记信息；参数生成模块接收来自用户的指令以及从超导量子计算机中获取的大量的外部参数；参数生成模块对接收的指令中包含的量子门对应的波形生成解析式中的除法进行运算，并将运算结果以参数的形式进行保存，连同从接收的所有外部参数中选取的FPGA生成波形数据所需要的外部参数一起组成一组输入参数组，输入参数组附加有所作用的量子门线路的标记信息；参数生成模块传输输入参数组到FPGA外接的DDR内存中进行存储；步骤2：在FPGA中设置有一个参数解析模块和多个波形生成模块，波形生成模块的数量等于待生成的量子门线路的条数，每个波形生成模块中包含有所相应的量子门线路所需的所有可能的量子门对应的波形生成解析式；参数解析模块从FPGA外接的DDR内存中读取输入参数组；参数解析模块对输入参数组进行解析获得其附加的所作用的量子门线路的标记信息；参数解析模块根据所作用的量子门线路的标记信息传输输入参数组给对应的一个波形生成模块；波形生成模块接收输入参数组；波形生成模块根据输入参数组并使用该输入参数组所相应的量子门对应的波形生成解析式生成波形数据；波形生成模块传输波形数据到AWG中对应的一条转换支路的DDR内存中进行存储；步骤3：在AWG中设置有多条转换支路，转换支路的数量等于待生成的量子门线路的条数，每条转换支路包括DDR内存和DAC转换器；DAC转换器从其所在的转换支路的DDR内存中读取波形数据；DAC转换器将波形数据转换成模拟微波信号，从而能够生成量子门线路。2.根据权利要求1所述的基于FPGA与上位机联合的超导...

【专利技术属性】
技术研发人员：于航，韩廉琛，杨欣朋，林金，徐昱，刘尉悦，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：