[发明专利]基于PXIe机箱的反馈控制系统及反馈控制方法

说明书

本发明公开了一种基于PXIe机箱的反馈控制系统及反馈控制方法，该系统包括：一个主控机箱，该主控机箱为PXIe机箱；多个PXIe子机箱，与主控机箱一级级联和/或多级级联；读取控制模块，插入机箱的普通PXIe插槽，用来完成信号采集或信号生成；反馈控制模块，插入机箱的定时插槽，用于汇集/扇出数据与执行反馈算法；以及扇出模块，设置于主控机箱及各个子机箱之间，实现主控机箱与各个子机箱间的同步。机箱内部的PXIe读取控制模块间，通过反馈控制模块实现反馈信息交流；主控机箱和各个所述子机箱间通过反馈控制模块上的数据级联接口互连。本发明提供的该基于PXIe机箱的反馈控制系统及反馈控制方法，能够实现亚微秒级反馈时间，及子机箱的灵活扩展。

技术领域

本发明属于自动化控制及量子信息调控领域，尤其涉及一种基于PXIe机箱的反馈控制系统及反馈控制方法。

背景技术

在超导量子计算领域，量子比特的相干时间很短，仅仅只有几十微秒，量子比特的退相干会造成量子态的破坏。为了消除退相干造成的影响，我们需要使用多个物理比特编码一个逻辑比特来进行检错并通过快速的反馈控制进行纠错。由于量子比特的退相干每时每刻都存在，反馈的时间越长，发生错误的概率也就越大，能够纠正的概率就越小，这要求反馈控制系统的延时要尽可能的低。由于量子比特的退相干和时间紧密相关，这要求量子信息的调控与读取需要在一个皮秒级精度的时序下执行。由于逻辑比特的物理编码数量与纠错的成功率正相关，这要求系统具有能够读取与控制多个物理比特的通道。在标准的PXIe机箱中，数据的反馈需要用到PXIe协议，由于PXIe协议是异步的，反馈不仅存在较长的延时并且延时还不确定，难以胜任量子纠错的任务。通常PXIe机箱使用10兆赫兹的参考时钟，较低时钟频率会限制控制时间精度，导致各个控制与读取通道的同步性能变差。单个PXIe机箱的插槽数有限导致控制与读取通道数量受限，限制了系统的扩展性，使用PXIe机箱面板上的背板触发总线可能实现多个机箱的同步，但是其同步机箱的个数受限于100纳秒的电子学传输距离。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于PXIe机箱的反馈控制系统及反馈控制方法，以至少部分解决上述问题。

有鉴于此，本发明提供了一种基于PXIe机箱的反馈控制系统及反馈控制方法，其中，该基于PXIe机箱的反馈控制系统包括：

主控机箱，该主控机箱为PXIe机箱；

多个PXIe子机箱，与主控机箱为一级级联和/或多级级联；

读取控制模块，插在该主控机箱和各个子机箱的PXIe插槽中；

反馈控制模块，插在该主控机箱和各个子机箱的定时插槽中；

以及扇出模块，设置于该主控机箱及各个子机箱之间，实现主控机箱与各个子机箱间的同步。

进一步的，主控机箱和各个子机箱间，主控机箱和各个子机箱内部的读取控制模块与读取控制模块间，均通过反馈控制模块实现信息交流。

更进一步的，扇出模块提供同步信号，实现主控机箱与各个子机箱之间的信号同步。

再进一步的，主控机箱和各个子机箱间通过反馈控制模块上的数据级联接口互连，主控机箱和各个子机箱与外部的扇出模块间通过反馈控制模块上的同步接口互连。

该数据级联接口与同步接口均设置于反馈控制模块的前面板，其中，该数据级联接口包括：

参考时钟接口，实现各个PXIe机箱之间的时钟节拍同步；

同步级联接口，实现各个PXIe机箱之间时间起点同步；

以及反馈级联接口，实现各个PXIe机箱之间的数据通信。

基于该系统，本发明提供的基于PXIe机箱的反馈控制方法包括：

主控机箱的反馈控制模块发出同步信号；