[发明专利]适用于多量子计算机芯片的位态测量读取装置及方法

说明书

本发明提供了一种适用于多量子计算机芯片的位态测量读取装置及方法，装置包括：测量模块、读取模块以及微波开关片选模块；所述测量模块与读取模块、微波开关片选模块分别相连，所述读取模块与微波开关片选模块相连；测量模块：根据脉冲信号，获取用于激励量子芯片的测量信号；微波开关片选模块：将测量信号送至特定芯片的输入端口；根据测量信号，指定特定芯片做出响应，输出读取信号；读取模块：根据读取信号、数据采集信号，获取采集后读取信号；所述数据采集信号指导通过数据采集卡进行数据采集的行为。在受低温设备空间及制冷功率的限制及低温设备中可供使用的传输线缆数量有限的条件下，提高芯片测量效率。

技术领域

本发明涉及超导量子计算机芯片测量读取技术领域，具体地，涉及适用于多量子计算机芯片的位态测量读取装置及方法。

背景技术

量子计算是建立在量子力学叠加原理和量子纠缠特性基础上的一门极具发展潜力的新兴交叉学科。量子计算用量子态编码信息,按量子力学规律、根据算法要求操控、演化编码态,最后通过测量读取信息,最终实现量子信息处理任务。量子计算可以完成经典计算无法完成或者很难完成的计算任务,其潜在的巨大应用引发了近十几年来科学界对量子计算理论和实验的研究。目前,正在探索的可能实现量子计算机的物理系统有离子阱、腔量子电动力学(腔QED)、核磁共振、量子点、超导约瑟夫森结和线性光学等系统。超导约瑟夫森结量子计算因其在设计加工，规模化集成方面具有天然的优势，被认为是最有前途的方案之一。量子计算机的主要由量子芯片、调控测量读取系统、算法软件三部分组成。量子芯片是量子计算的核心，调控测量读取系统，是对量子芯片进行操控的实施，算法软件是量子计算解决具体问题的方式方法。量子比特有物理量子比特和逻辑量子比特之分。逻辑量子比特是用于计算的一个最小单元。而物理量子比特仅指具有量子效应的约瑟夫森结。例如50位量子比特的量子计算机是指50个逻辑量子比特的计算机，而非50个物理比特。目前国际上存在两种不同方案实现容错量子计算，第一种是表面码纠错，即用多个物理量子比特纠缠来实现一个逻辑量子比特，50个逻辑量子比特可能需要上千个物理量子比特，甚至数百万个量子比特集成来构建。另一种方式是实现非常高精度的量子门操作，在高精度的量子门操作情况下，50个物理量子比特的操作也可以实现超越超级计算机的算力。这种方式的前提条件是需要我们将量子门操作精度提升到单量子门99.99％，双量子门大于99.95％的精度。目前量子芯片的研发还处于探索阶段，设计方法和生产工艺均不成熟。特别是多量子比特的设计结果与试制结果有很大的差异。需要对试制的芯片进行测量，将测量结果反馈给设计进行改进设计。芯片测量需要在10mK的低温环境下进行，由于受低温设备空间及制冷功率的限制及低温设备中可供使用的传输线缆数量有限。如何在现有的条件下提高芯片测量效率成为测量工作的一重要个问题。

专利文献CN109327190A公开了一种多量子比特调控读取装置，其特征在于，包括：用于调控量子比特的二次变频控制单元和用于量子比特读取的约瑟夫森参量放大器读取单元，其中，所述二次变频控制单元包括IQ脉冲信号源、第一本振信号源、第二本振信号源、第一混频器和第二混频器，所述IQ脉冲信号源产生两个相位相差90度的低频方波信号或低频高斯波信号，所述低频方波信号或所述低频高斯波信号通过所述第一混频器和所述第一本振源进行脉冲调制得到两个相位相差90度的低频信号脉冲，再通过第二混频器以及所述第二本振信号源进行二次频谱搬移得到高频脉冲信，该专利在受低温设备空间及制冷功率的限制及低温设备中可供使用的传输线缆数量有限的条件下，提高芯片测量效率上仍有完善的空间。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于多量子计算机芯片的位态测量读取装置及方法。

根据本发明提供的适用于多量子计算机芯片的位态测量读取装置，包括：测量模块、读取模块以及微波开关片选模块；所述测量模块与读取模块、微波开关片选模块分别相连，所述读取模块与微波开关片选模块相连；测量模块：根据脉冲信号，获取用于激励量子芯片的测量信号；微波开关片选模块：将测量信号送至特定芯片的输入端口；根据测量信号，指定特定芯片做出响应，输出读取信号；读取模块：根据读取信号、数据采集信号，获取采集后读取信号；所述数据采集信号指导通过数据采集卡进行数据采集的行为。