一种基于实时计算的中性原子量子比特操纵系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于实时计算的中性原子量子比特操纵系统和方法，包括：图像采集装置、控制装置、数模转换装置、模拟前端装置和声光控制装置；所述图像采集装置用于对原子阵列的荧光图像进行采集，并发送到所述控制装置；所述控制装置根据原子阵列的荧光图像进行流水线式实时计算，得到原子阵列各行的初始原子排布情况，并根据初始原子排布情况对原子阵列各行原子进行重排时每一步的移动策略，生成每一步移动策略所对应的数字波形；所述数模转换装置将数字波形转换为模拟波形后，经模拟前端装置发送到声光控制装置；所述声光控制装置基于模拟波形生成射频信号对原子阵列中的光镊进行控制。本发明专利技术可以广泛应用于数字信号采集、处理领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数字信号采集、处理领域，特别是涉及一种基于实时计算的中性原子量子比特操纵系统和方法。

技术介绍

1、基于光镊阵列的中性原子量子计算机已经成为最有可能性实现大规模量子计算和量子模拟的实验平台之一。其中关键的一步是通过射频信号驱动声光折射器产生不同强弱和位置的衍射光,形成光镊来束缚并拖曳原子至任意指定位置,进而实现对任意单个原子的操纵。

2、现有的控制系统基于电脑、图像采集卡和awg(arbitrary waveform generator,任意波形发生器)的结构。首先需要通过电脑接收相机发来的数据，分析原子位置分布，通过算法决定如何将初始的随机分布的原子分配到目标位置，再生成相应的射频信号来驱动原子的移动。其中，射频信号来自于awg,通过将需要的波形预先通过电脑计算生成，然后传输并缓存在awg的缓存中，再通过控制指令控制波形输出。

3、目前,为了满足声光晶体较高的驱动频率，awg往往需要达到ghz以上的采样率；另外,如果需要同时控制多个原子,则需要多个频率的叠加信号输出。这带来的高计算量和高数据量限制了awg在更加复杂,本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于实时计算的中性原子量子比特操纵系统，其特征在于，包括：图像采集装置、控制装置、数模转换装置、模拟前端装置和声光控制装置；

2.如权利要求1所述的一种基于实时计算的中性原子量子比特操纵系统，其特征在于，所述图像解码模块包括灰度值计算子模块和原子排布计算子模块；

3.如权利要求1所述的一种基于实时计算的中性原子量子比特操纵系统，其特征在于，所述处理模块包括初始参数获取子模块、单频波形序列计算子模块、乘法器计算子模块、加法树计算子模块和指令输出子模块，所述初始参数获取子模块用于根据原子阵列中各行的初始原子排布情况得到原子阵列各行原子在每个时刻的频率及初始相位...

【技术特征摘要】

1.一种基于实时计算的中性原子量子比特操纵系统，其特征在于，包括：图像采集装置、控制装置、数模转换装置、模拟前端装置和声光控制装置；

2.如权利要求1所述的一种基于实时计算的中性原子量子比特操纵系统，其特征在于，所述图像解码模块包括灰度值计算子模块和原子排布计算子模块；

3.如权利要求1所述的一种基于实时计算的中性原子量子比特操纵系统，其特征在于，所述处理模块包括初始参数获取子模块、单频波形序列计算子模块、乘法器计算子模块、加法树计算子模块和指令输出子模块，所述初始参数获取子模块用于根据原子阵列中各行的初始原子排布情况得到原子阵列各行原子在每个时刻的频率及初始相位；所述单频波形序列计算子模块用于根据原子阵列各行原子在每个时刻的频率及初始相位，生成每一步的单频波形序列生成指令；所述乘法器子模块用于根据单频波形...

【专利技术属性】
技术研发人员：王帅，张文军，梅树尧，王雨晴，张韬，胡嘉仲，陈文兰，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：