用于在量子控制器模块之间通信的系统和方法技术方案

量子控制器模块

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在量子控制器模块之间通信的系统和方法

技术介绍

[0001]通过将在量子控制器模块之间通信的常规方法与本公开的剩余部分中参考附图阐述的本方法和系统的一些方面进行比较，这种方法的局限性和缺点对于本领域技术人员来说将变得显而易见
。

技术实现思路

[0002]提供了用于在量子控制器模块之间通信的系统和方法，基本上如结合至少一个附图所示出和
/
或所描述的，如在权利要求中更完整地阐述的
。
附图说明
[0003]图1示出了根据本公开的各种示例实现方式的支持量子控制器模块之间的通信的示例系统
。
[0004]图2示出了根据本公开的各种示例实现方式的支持量子控制器模块之间的通信的示例收发器
。
[0005]图3示出了根据本公开的各种示例实现方式的用于支持多个量子控制器模块之间的通信的收发器中的示例移相器
。
[0006]图4示出了根据本公开的各种示例实现方式的用于在量子控制器模块之间通信的示例方法
。
[0007]图5示出了根据本公开的各种示例实现方式的收发器线路的初始化和校准的示例方法
。
具体实施方式
[0008]典型计算机通过以二进制数字
(“位”)
形式存储信息并经由二进制逻辑门处理这些位来进行操作
。
在任何给定的时间，每一位只取两个离散值
0(
或“关”)
和
1(
或“开”)
中的一个
。
由二进制逻辑门执行的逻辑操作由布尔代数限定，并且电路行为受典型物理学支配
。
在现代典型系统中，用于存储位和实现逻辑操作的电路通常由电线和基于晶体管的逻辑门组成，该电线可以承载两种不同的电压，表示位的0和1，该逻辑门执行布尔逻辑操作
。
[0009]典型计算机中的逻辑操作是在固定状态下进行的
。
例如，在时间0，位处于第一状态，在时间1，逻辑操作被应用于该位，而在时间2，该位处于由时间0的状态和逻辑操作确定的第二状态
。
位的状态通常存储为电压
(
例如，
1V
dc
表示“1”，
0V
dc
表示“0”)。
逻辑操作通常包括一个或多个晶体管
。
[0010]显然，具有单个位和单个逻辑门的典型计算机用途有限，这就是为什么现代典型计算机即使计算能力适中，也包含数十亿位和晶体管
。
也就是说，能够解决越来越复杂的问题的典型计算机不可避免地需要越来越多的位和晶体管和
/
或越来越长的时间来执行算法
。
然而，有些问题需要不可行的大量晶体管和
/
或不可行的长时间来得出解决方案
。
这样的问题被称为棘手的
。
[0011]量子计算机通过以量子位
(“量子位”)
的形式存储信息并经由量子门处理这些量子位来进行操作
。
与在任何给定时间只能处于一种状态
(0
或
1)
的位不同，量子位可以同时处于两种状态的叠加状态
。
更准确地说，量子位是一种系统，其状态存在于二维希尔伯特空间中，因此被描述为线性组合
α
|0>+
β
|1>)
，其中，
|0>
和
|1>
是两个基态，
α
和
β
是复数，通常称为概率幅度，满足
|
α
|2+|
β
|2＝
1。
使用这种记法，当测量量子位时，量子位将以概率
|
α
|2为0，以概率
|
β
|2为
1。
基态
|0>
和
|1>
也可以是分别由二维基矢和表示
。
量子位状态由表示
。
由量子门执行的操作由希尔伯特空间上的线性代数限定，并且电路行为受量子物理学支配
。
量子位的数学行为及其操作的这种额外丰富性，使量子计算机能够比典型计算机更快地解决一些问题
。
事实上，一些典型计算机难以解决的问题对于量子计算机来说可能变得微不足道
。
[0012]与典型位不同，量子位不能作为单一电压值存储在导线上
。
相反，量子位是使用两级量子力学系统在物理上实现的
。
例如，在时间0，量子位被描述为在时间1，逻辑操作被应用于量子位，而在时间2，量子位被描述为量子位的许多物理实现方式已经提出并且发展了多年
。
量子位实现方式的一些示例包括超导电路
、
自旋量子位和俘获离子
。
[0013]量子控制器
(QC)
生成精确的外部信号序列，通常是电磁波脉冲和基带电压脉冲，以执行所需的逻辑操作
(
并因此执行所需的量子算法
)。
[0014]量子编程子系统可操作用于生成量子算法描述，该描述配置
QC
并包括
QC
可以执行以在运行时很少或没有人工干预的情况下实现量子算法
(
即，生成必要的出站量子控制脉冲
)
的指令
。
在示例实现方式中，量子编程系统是包括处理器
、
存储器和其他相关电路
(
例如，
x86
或
x64
芯片组
)
的个人计算机
。
然后量子编程子系统将高级量子算法描述编译成量子算法描述的机器代码版本
(
即，表示
QC
硬件可以直接解释和执行的指令的一系列二进制向量
)。
[0015]量子编程子系统可以经由互连耦接到
QC
，该互连可以例如利用通用串行总线
(USB)、
外围组件互连
(PCIe)
总线
、
有线或无线以太网或者任何其他合适的通信协议
。
[0016]QC
包括电路，该电路可操作用于经由互连从编程子系统加载机器代码量子算法描述
。
然后，
QC
对机器代码的执行使得
QC
生成必要的出站量子控制脉冲，该出站量子控制脉冲对应于要在量子处理器上执行的期望操作
(
例如，发送到量子位，以操纵量子位的状态，或者发送到读出谐振器，以读取量子位的状态等
)。
根据要执行的量子算法，用于执行该算法的出站脉冲可以在设计时预先确定和
/
或可能需要在运行时确本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种量子控制器，包括：脉冲处理器，其中，所述脉冲处理器能操作用于：根据来自第一组的一个或多个量子位的一个或多个响应，并行生成第一多个数据，以及并行接收第二多个数据，以控制第二组的一个或多个量子位；以及第一收发器，其中，所述第一收发器能操作用于：将所述第一多个数据转换成第一模拟串行数据流，通过第一通信信道将所述第一模拟串行数据流传输至第二收发器，经由第二通信信道从第三收发器接收第二模拟串行数据流，以及将所述第二模拟串行数据流转换成所述第二多个数据
。2.
根据权利要求1所述的量子控制器，其中，所述第二收发器和所述第三收发器位于共同的设备中
。3.
根据权利要求1所述的量子控制器，其中，所述第二收发器和所述第三收发器位于不同的设备中，并且其中，所述量子控制器和所述不同的设备能操作地耦接到交换机
。4.
根据权利要求1所述的量子控制器，其中，全双工信道包括所述第一通信信道和所述第二通信信道
。5.
根据权利要求1所述的量子控制器，其中，所述脉冲处理器能操作用于根据与另一设备的同步操作生成所述第一多个数据
。6.
根据权利要求1所述的量子控制器，其中，第一脉冲处理器能操作用于根据来自所述第一组的一个或多个量子位的量子状态估计，来生成所述第一多个数据
。7.
根据权利要求1所述的量子控制器，其中，所述脉冲处理器能操作用于生成电磁信号，以传输至所述第二组的一个或多个量子位中的量子位
。8.
根据权利要求1所述的量子控制器，其中，所述脉冲处理器能操作用于生成电磁信号，以传输至控制所述第二组的一个或多个量子位中的量子位的设备，并且其中，所述设备能操作用于调制激光束
。9.
根据权利要求1所述的量子控制器，其中，所述脉冲处理器能操作用于根据谐振器生成所述第一多个数据，并且其中，所述谐振器能操作用于根据所述第一组的一个或多个量子位中的量子位的状态，生成电磁信号
。10.
根据权利要求1所述的量子控制器，其中，所述第一收发器包括移相器，所述移相器能操作用于根据第一时钟域从所述脉冲处理器接收所述第一多个数据，并且根据第二时钟域传输所述第一模拟串行数据流
。11.
根据权利要求1所述的量子控制器，其中，所述第一收发器包括移相器，所述移相器能操作用于根据第一时钟域接收所述第二模拟串行数据流，并且根据第二时钟域将所述第二多个数据传输至所述脉冲处理器
。12.
根据权利要求1所述的量子控制器，其中，所述第一模拟串行数据流和所述第二模拟串行数据流以
16Gb/s
进行传送
。13.
根据权利要求1所述的量子控制器，其中，所述第一收发器和所述第二收发器与系统时钟同步
。14.
根据权利要求1所述的量子控制器，其中，在初始化所述第一收发器和所述第二收
发器时，确定固定时延
。15.
根据权利要求
14
所述的量子控制器，其中，周期性地监测所述固定时延以识别错误，并且其中，如果在监测周期期间保持所述固定时延，则校准所述第一收发器和所述第二收发器
。16.
根据权利要求1所述的量子控制器，其中，在初始化时，所述第一收发器和所述第二收发器...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊塔马尔，
申请(专利权)人：量子机械公司，
类型：发明
国别省市：