[发明专利]量子控制装置、量子控制系统和量子计算机在审

专利信息
申请号: 202111274743.4 申请日: 2021-10-29
公开(公告)号: CN116090566A 公开(公告)日: 2023-05-09
发明(设计)人: 李雪白;范良晨;王锦涛;汤志林;孔伟成 申请(专利权)人: 合肥本源量子计算科技有限责任公司
主分类号: G06N10/20 分类号: G06N10/20
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 230088 安徽省合肥市合肥市高*** 国省代码: 安徽;34
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摘要:
搜索关键词: 量子 控制 装置 控制系统 计算机
【说明书】:

本申请属于量子计算领域,涉及一种量子控制装置、量子控制系统及量子计算机,所述装置包括至少一个量子态调控模块、至少一个频率调控模块、至少一个测量模块、路由模块和背板,所述量子态调控模块、所述频率调控模块、所述测量模块和所述路由模块设置在所述背板上的插槽中;所述量子态调控模块、所述频率调控模块、所述测量模块均与所述路由模块通信连接,通过所述路由模块对外数据交互。利用本申请的控制装置构建量子芯片专用的量子控制系统的体积和成本将大大缩减,易于实现量子控制系统的集成和扩展,并且控制的量子比特数量可灵活配置,能够满足高量子位量子芯片的测控需求。

技术领域

本申请涉及量子计算领域,尤其是涉及一种集成模块化的量子控制装置、量子控制系统和量子计算机。

背景技术

量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。量子芯片是量子计算机的核心,量子芯片上集成有多位量子比特,为了保证量子比特的正常工作,需要搭建量子控制系统,通过量子控制系统中各种设备为每个量子比特提供各种控制信号,例如频率控制信号、量子态控制信号;此外对于量子比特运行完量子计算的结果,也需要进行读取测量。可想而知,当量子芯片上的量子比特的位数提高至几百位、甚至几千万位,运行更多更复杂的量子计算任务时,量子测量系统内需要的信号的数量也对应增加,走线更加复杂,系统的体积更加庞大。因此量子控制系统的集成和扩展是迫切需要解决的问题。

需要说明的是,公开于本申请背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本申请一般背景技术的理解,而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本申请的目的在于提供一种量子控制装置、量子控制系统和量子计算机,以解决现有技术中的不足,本申请的控制装置结构采用模块化设计,并包括了用于量子芯片的量子比特调控和测量的全部功能单元,便于实现量子控制系统的集成和扩展。

为达到上述目的,本申请第一方面实施例提出了一种量子控制装置,包括:

至少一个量子态调控模块、至少一个频率调控模块、至少一个测量模块、路由模块和背板;

所述量子态调控模块、所述频率调控模块、所述测量模块和所述路由模块设置在所述背板上的对应插槽中;

所述量子态调控模块、所述频率调控模块、所述测量模块均与所述路由模块通信连接,通过所述路由模块对外数据交互,以使所述量子态调控模块输出初始量子态调控信号、所述频率调控模块输出初始频率调控信号以及所述测量模块输出初始测量信号。

可选地,所述量子态调控模块和所述频率调控模块能够调控的量子比特位数大于等于所述测量模块能够读取测量的量子比特位数。

可选地,所述量子态调控模块、所述频率调控模块和所述测量模块均设置有多路输出通道。

可选地,所述量子态调控模块包括第一DAC(Digital-to-Analog Convert,数字模拟转换)单元或第一AWG(Arbitrary Waveform Generator,任意波形发生器)单元,所述频率调控模块包括第二DAC单元或第二AWG单元,所述测量模块包括ADC/DAC(Analog-to-Digital Convert/Digital-to-Analog Convert,模拟数字转换/数字模拟转换)单元或包括第三DAC单元或第三AWG单元和DAQ(Data Acquisition,数据采集)单元的组合,所述路由模块包括现场可编程逻辑门阵列。

可选地,各所述量子态调控模块、各所述频率调控模块和各所述测量模块均以所述路由模块为中心分布设置在所述背板上的插槽中。

可选地,各所述量子态调控模块、各所述频率调控模块、各所述测量模块到所述路由模块的触发信号传输线路长度分别相等。

可选地,所述路由模块设置在所述背板的中央位置,各所述测量模块紧邻所述路由模块设置。

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