一种使用频分复用的射频反射读取系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种使用频分复用的射频反射读取系统，包括：合成器单元，用于将若干路不同频段的射频信号合并输出用作载波信号；量子处理器，包括由多条阻抗匹配支路组成的阻抗匹配电路，阻抗匹配支路调节射频信号读取链路与对应量子比特之间的阻抗匹配，量子比特信号通过对应的阻抗匹配支路加载到载波信号上；功分器单元，用于将处理后的量子处理器输出信号分出成多路信号；混频单元，功分器单元输出的多路信号经过滤波后分别与对应的射频信号混频，获得量子芯片的处理信号；移相单元，用于对输入到合成器单元的多路信号或从功分器单元输出的多路信号进行不同角度移相。本申请极大地减少了多量子比特操控和读取的系统复杂程度和成本。程度和成本。程度和成本。

【技术实现步骤摘要】
一种使用频分复用的射频反射读取系统


[0001]本技术涉及量子计算机
，特别是涉及一种使用频分复用的射频反射读取系统。

技术介绍

[0002]硅基量子芯片的比特读取，通常采用以单电子晶体管为电荷探测器的探测和读取手段，然而由于测量链路路和量子芯片寄生电容等因素的影响，使得测量带宽一直被局限在～10kHz量级，读取速度通常在～ms级，极大地限制了量子比特操控的测量。当前硅基芯片的主流发展方向为：采用射频反射测量技术(RF)和电荷探测器相结合的方式，有效提升量子比特的读出速度。未来RF将成为比特读取方式的主流和关键性技术方案。RF测量技术是利用“阻抗变压器”，建立起芯片电荷探测器与测量线路之间的阻抗匹配网络，通过零拍测量的信号解调制，从而实时地得到电荷探测器处的信号变化。RF读取的测量带宽通常>100MHz，远大于传统SET探测方式的系统测量带宽，可以极大地提升硅基芯片测量的读取速度，比如传统电荷探测器的测量方式100分钟所能得到的测试数据量，RF读取技术仅用不到5分钟即可完成，预期芯片整体测量速度可以提升10倍以上。
[0003]随着量子芯片比特数不断扩展的需求，量子芯片上集成的电荷探测器数量也将随着不断增多。常规RF读取技术中，单RF链路与单电荷探测器结合的读取形式，势必会导致RF读取所需的制冷机链路配置以及信号解调系统和射频源等测控系统单元的成倍增加，极大地增加了多量子比特操控和读取的系统复杂程度和成本。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于为了减少多量子比特操控和读取系统的复杂程度和成本，提供了一种使用频分复用的射频反射读取系统。
[0005]一种使用频分复用的射频反射读取系统，包括：
[0006]合成器单元，用于将若干路不同频段的射频信号合并输出用作载波信号；
[0007]量子处理器，包括由多条阻抗匹配支路组成的阻抗匹配电路，所述阻抗匹配支路调节射频信号读取链路与对应量子比特之间的阻抗匹配，量子比特信号通过对应的阻抗匹配支路加载到载波信号上；
[0008]功分器单元，用于将处理后的量子处理器输出信号分出成多路信号；
[0009]混频单元，功分器单元输出的多路信号经过滤波后分别与对应的射频信号混频，进行信号解调制，分别获得量子芯片中量子比特的信号；
[0010]移相单元，用于对输入到合成器单元的多路信号或从功分器单元输出的多路信号进行不同角度移相。
[0011]可选的，使用频分复用的射频反射读取系统还包括：
[0012]射频源单元，用于提供不同频段的用作载波的射频信号；
[0013]第一信号处理单元，用于对射频反射读取链路上的信号进行处理并输出信号至量
子处理器，所述第一信号处理单元位于射频反射读取链路的测量信号输出段；
[0014]第二信号处理单元，位于射频反射读取链路的采样读取段中，用于接收量子处理器的输出信号并进行处理。
[0015]可选的，所述阻抗匹配支路均包括与所表征量子处理器的等效电阻R构成RF谐振电路的电感L、等效寄生电容C
p
；通过阻抗匹配和谐振频率计算设定每个所述量子比特对应的电感L的值。
[0016]可选的，所述等效寄生电容C
p
包括并联的电容C10和可变电容C
t
调控电路，所述可变电容C
t
调控电路包括变容二极管VD5,变容二极管VD5的一端与RF射频反射主线路和第一外接端口NET1之间的线路连接，另外一端与地连接。
[0017]可选的，所述可变电容C
t
调控电路还包括电阻R22，所述电阻R22设置RF射频反射主线路与第一外接端口NET1之间的线路上。
[0018]可选的，可变电容C
t
调控电路还包括电容C19，所述电阻R22和变容二极管VD5经过电容C19后再与RF射频反射主线路连接。
[0019]可选的，所述可变电容C
t
调控电路还包括设置在电阻R22与变容二极管VD5之间的第一滤波单元，用于对从所述第一外接端口NET1输入的第一直流信号的噪声进行抑制；
[0020]所述第一滤波单元包括构成RC滤波的电阻R17和电容C18,所述电阻R17的两端分别连接在所述电阻R22和变容二极管VD5之间，电容C18一端与变容二极管VD5和电阻R17的连线连接，另一端与地连接。
[0021]可选的，所述阻抗匹配支路还包括可变电容C
m
调控电路；
[0022]所述可变电容C
m
调控电路包括多个并联的变容二极管，多个并联的变容二极管的一端与RF射频反射主线路和第二外接端口NET2之间的线路连接；另外一端与地连接。
[0023]可选的，所述可变电容C
m
调控电路还包括电阻R19，电阻R19设置在RF射频反射主线路与第二外接端口NET2之间的线路上。
[0024]可选的，所述可变电容C
m
调控电路还包括设置在第二外接端口NET2与电阻R19之间的第二滤波单元，用于对从所述第二外接端口NET2输入的第二直流信号的噪声进行抑制；
[0025]所述第二滤波单元包括构成RC滤波的电阻R15和电容C13,所述电阻R15的两端分别连接在所述第二外接端口NET2和电阻R19之间，电容C13一端与电阻R19和电阻R15的连线连接，另一端与地连接。
[0026]可选的，所述阻抗匹配支路在RF射频反射主线路上还设置有串联的电容C21和电容C22，所述电容C21和电容C22分别位于所述可变电容C
m
调控电路与RF射频反射主线路的连接点的两侧。
[0027]可选的，所述阻抗匹配支路还包括直流偏置电路，所述直流偏置电路由电阻R23和电容C22组成,所述电阻R23设置在第三外接端口NET3和RF射频反射主线路之间。
[0028]本技术的有益效果在于：
[0029](1)本申请中的射频反射读取系统使用频分复用技术，相对于多个量子比特的测控系统来说，大大降低了RF读取所需的制冷机链路配置以及信号解调系统和射频源等测控系统单元的复杂程度，极大地减少了多量子比特操控和读取的系统复杂程度和成本。
[0030](2)本申请为了适用于不同的量子比特，不同的信号对应不同的频率点，根据阻抗
匹配，使用等效电容C
p
最接近值获得对应的电感L参数，接近最大的探测灵敏度，由于对应的电感L在实际设置时，并不会和等效电容C
p
完全匹配，本申请在等效电容C
p
中设置有可变电容C
t
调控电路，阻抗匹配支路还设置有可变电容C
m
调控电路，从而可以实现不同信号对应不同的频率点的基础上实现量子比特射频反射读取的探测灵敏度最大。
附图说明
[0031]图1为本技术实施例提供的四路射频源情况下一种使用频分复本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种使用频分复用的射频反射读取系统，其特征在于，包括：合成器单元，用于将若干路不同频段的射频信号合并输出用作载波信号；量子处理器，包括由多条阻抗匹配支路组成的阻抗匹配电路，所述阻抗匹配支路调节射频信号读取链路与对应量子比特之间的阻抗匹配，量子比特信号通过对应的阻抗匹配支路加载到载波信号上；功分器单元，用于将处理后的量子处理器输出信号分出成多路信号；混频单元，功分器单元输出的多路信号经过滤波后分别与对应的射频信号混频，进行信号解调制，分别获得量子芯片中量子比特的信号；移相单元，用于对输入到合成器单元的多路信号或从功分器单元输出的多路信号进行不同角度移相。2.如权利要求1所述的一种使用频分复用的射频反射读取系统，其特征在于，还包括：射频源单元，用于提供不同频段的用作载波的射频信号；第一信号处理单元，用于对射频反射读取链路上的信号进行处理并输出信号至量子处理器，所述第一信号处理单元位于射频反射读取链路的测量信号输出段；第二信号处理单元，位于射频反射读取链路的采样读取段中，用于接收量子处理器的输出信号并进行处理。3.如权利要求1所述的一种使用频分复用的射频反射读取系统，其特征在于，所述阻抗匹配支路均包括与所表征量子处理器的等效电阻R构成RF谐振电路的电感L、等效寄生电容C
p
；通过阻抗匹配和谐振频率计算设定每个所述量子比特对应的电感L的值。4.如权利要求3所述的一种使用频分复用的射频反射读取系统，其特征在于，所述等效寄生电容C
p
包括并联的电容C10和可变电容C
t
调控电路，所述可变电容C
t
调控电路包括变容二极管VD5,变容二极管VD5的一端与RF射频反射主线路和第一外接端口NET1之间的线路连接，另外一端与地连接。5.如权利要求4所述的一种使用频分复用的射频反射读取系统，其特征在于，所述可变电容C
t
调控电路还包括电阻R22，所述电阻R22设置RF射频反射主线路与第一外接端口NET1之间的线路上。6.如权利要求5所述的一种使用频分复用的射频反射读取系统，其特征在于，可变电容C
t
调控电路还包括电容C19，所述电阻R22和变容二极管VD5经过电容C19后再与RF射频反射主线路连接。7.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，请求不公布姓名，请求不公布姓名，孔伟成，
申请(专利权)人：本源量子计算科技合肥股份有限公司，
类型：新型
国别省市：